DD220885A1 - Schweissroboter in portalausfuehrung, insbesondere zur fertigung grosser bauteile - Google Patents

Abstract

Dieser Schweissroboter eignet sich besonders zum Schweissen grosser Bauteile, beispielsweise zum Verschweissen der Traeger des Untergestells von Schienenfahrzeugen. Dabei soll der Schweissroboter derart ausgebildet sein, dass auch beim Schweissen im Wechseltakt die Laenge des Arbeitsbereiches des Portals die Werkstuecklaenge nicht ueberschreitet, um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen und den Materialeinsatz bei der Roboterherstellung zu senken. Wie an sich bekannt, verfuegt der Schweissroboter ueber im kartesischen Koordinatensystem bewegbare Translations- sowie Rotations- und Schwenkbaugruppen, welche erfindungsgemaess zwei, sich gegenueberliegend angeordnete Schweisswerkzeuge tragen. Jedem Schweisswerkzeug ist eine der beidseitig des Portals gelegenen, auf Gleitschienen verschiebbaren Werkstueckaufnahmen zugeordnet, welche aus Rotationsbaugruppen bestehen. Der Schweissvorgang erfolgt im Wechseltakt, wobei abwechselnd ein Schweisswerkzeug den Schweissvorgang ausfuehrt und das andere Schweisswerkzeug mitgefuehrt wird. Die dem mitgefuehrten Schweisswerkzeug zugeordnete Werkstueckaufnahme ist waehrend des Schweissvorgangs jeweils aus ihrer Arbeitsstellung herausgefuehrt.

Description

Titel der Erfindung

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Schweißroboter in Portalausführung, insbesondere zur Fertigung ; großer ,Bauteile· ' '.; ' ; . . '-.! _; ,· , > ; , ,

Anwendungsgebiet der Erfindung \ . ^

Die Erfindung betrifft einen Schweißroboter in Portalausführung, welcher sich besonders zum Schweißen großer Bauteile, beispielsweise zum Verschweißen der Träger des Untergestells von SchiefH''eignet« ' ' " ' ^:. . . -^:

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ira Zuge der Automatisierung technologischer Prozesse ist besonders auf dem Gebiet der Schweißtechnik eine Vielzahl verschie- denartlger_:'Roboter bekannt -geworden· In den "Hitteilungen" des Zentralinstituts für Schweißtechnik der ODR₉ Heft 11/81 töird .' . ein "Schweißroboter" für Kleinteile" "-vorgestellt« welcher über" ^:- drei Translationseinhelten und eine Schwenkeiriheit für den Schweißbrenner ©oral© eine Schwenk·» und eine Rotationseinheit für jeden als WerketQckaufnehme dienenden Drehtisch verfügt« • Die beiden vorgesehenen Drehtische ,sind nebeneinander a^ngeord-, net, so öbB"das .Schweißen, der Werkstücke im Wechseltakt erfolgen'kann« Das Einlegen der Schvseißteile in die entsprechenden ; Aufnahnevo-rrichtungen erfolgt manuell»'

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Ähnlich ist ein in der DD-PS 157 045 beschriebener "Selbstbeschickender Schweißroboter" für den lagegerechten Zusammenbau und das Schmeißen von mindestens aus zwei Einzelteilen bestehenden Werkstücken ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, die das Schweißgerät tragende programmgesteuerte Baugruppe, insbesondere um 180° versetzt, mit einem oder mehreren Greifersystemen auszurüsten und im Mittelpunkt dieser Baugruppe mit einer, ebenfalls programmgesteuerten. Rotations- oder Schwenkbaugruppe zu verbinden« Die Programmsteuerung ist derart ausgebildet, daß die Positionierung des Schweißwerkzeuges und des Greifersystems nach einem Umschlag der Baugruppe um jeweils 180° nacheinander geschaltet wird, um wahlweise mehrere Arbeitsgänge zum Anfertigen von Schweißbaugruppen ausführen zu können· Die Zuführung zur dreh- und schwenkbaren Werkstückaufnahme erfolgt vorzugsweise mittels Kettenförderer·

Der Nachteil der oben beschriebenen Schweißroboter besteht vor allem darin, daß diese, wie auch vorgesehen, hur in der Kleinteilfertigung eingesetzt werden können, da die Effektivität ihres Einsatzes auch von der Dreh- und Schwenkbarkeit der zur Werkstückaufnahme dienenden Drehtische abhängig ist« Bei der Fertigung von Großteilen ist eine Dreh- und Schwenkbarkeit der Werkstückaufnahmen nur begrenzt realisierbar. Eine Lösung zum Einsatz eines Schutzgasschweißroboters zum automatischen Kehlnahtschweißen von trägerartigen Baugruppen unter Stahlbaubedingungen ist in den oben genannten "Mitteilungen" des Zentralinstituts für Schweißtechnik der DDR aufgezeigt. Der Schutzgasschweißroboter besteht aus drei Translations-, zwei Rotations- und zwei Sensoreinheiten· Der Aufnahme und Fixierung der Bauteile dient eine Aufnahmevorrichtung, welche aus zwei Wendeböcken (Antrieb einseitig mit Widerlager) und einem auswechselbaren Spannrahmen einschließlich Fixier» und Spannelement besteht· Die Programmsteuerung ist derart ausgebildet, daß zwei Stahlbaugroßteile ohne programmseitlge Umrüstung auf zwei nebeneinander angeordneten Aufnahmevorrichtungen im Wechseltakt geschweißt werden können. Das Einlegen der Stahlbaugroßteile in die Aufnahmevorrichtung erfolgt mittels Hebezeug· Während des automatischen Schweißvorganges werden

anfallende Hilfsoperationen, wie Herausnehmen des geschweißten Bauteils, Verputzen oder Einlegen des gehefteten Bauteils» jeweils am zweiten Wechselarbeitsplatz durchgeführt. Somit gewährleistet der beschriebene Schweißroboter eine effektive Arbeitsweise bei der Fertigung von Stahlbaugroßteilen _a Allerdings erfordert der Einsatz eines solchen Schweißroboters aufgrund der nebeneinander angeordneten Aufnahmevorrichtungen ein erhebliches Platzangebot* Die Portallänge«, abhängig von der Länge des Werkstückes, würde besonders beim Schweißen von Trägern, wie sie beispielsweise im Schienenfahrzeugbau auftreten* beträchtliche Dimensionen erreichen«, Das könnte einerseits zu technologischen Schwierigkeiten« beispielsweise Positionierungenauigkeiten, aufgrund der Durchbiegung des Portals führen; andererseits wäre auc.h der hohe Materialeinsatz bei der Roboterherstellung unvertretbar«

Ziel der Erfindung -.. ^, '.-.'-. \..': . .-· :\ ' .

Es ist Ziel der Erfindung, einen Schweißroboter in Portalaus» führung, insbesondere für die Fertigung von großen Bauteilen zu'schaffen, welcher bei gleicher Arbeitseffektiyität im Vergleich zu bekannten Schweißrobotern über eine hohe Positionier» genauigkeit verfügt, eine geringere Stellfläche beansprucht und mit reduziertem Materialeinsatz hergestellt werden kann«

Darstellung des Wesens der Erfindung

) 'ν; '·.: .. . " ^:';':^ ". ' ' ^:":/ ' " ; . < ' . Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schweißroboter in Portalausführung derart auszubilden, daß auch beim Schweissenioi Wechseltakt die Länge des Arbeitsbereiches des Portals die Werkstücklänge nicht überschreitet· Erfindungsgemäß verfügt der aus an sich bekannten, in den Koordinaten des kartesischen Koordinatensystems verschiebbaren translatorischen und rotatorischen Baugruppen bestehende Schweißroboter über zwei, jeweils von einer Rotationsbaugruppe und einer

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Schwenkbaugruppe getragene Schweißwerkzeuge. Dabei ist vorgesehen« jedes der Schweißwerkzeuge vorzugsweise mit einer der Stirnseiten der in y-Achse bewegbar angeordneten translatorischen Baugruppe zu verbinden. Beide, sich derart gegenüberliegende Schweißwerkzeuge sollen außerdem sowohl in der x-Achse, als auch in der z-Achse verschiebbar sein und trotz der Achsanordnung im Koordinatensystem auch frei im Raum arbeiten können. ' ' . .' ' ; ". ' ' ' '· . · ; "V' ·' . ' Alle translatorischen und rotatorischen Baugruppen sind auf einem Portal angeordnet, welches aus einem auf Ständern ruhenden Träger gebildet ist.

Dedem Schweißwerkzeug ist eine aus rotatorischen Baugruppen ausgebildete Werkstückaufnahme zugeordnet. Erfindungsgemäß sind die Werkstuckaufnahmen also beidseitig des Portals, vorzugsweise sich direkt gegenüberliegend vorgesehen. Um Kollisionen der die Schweißwerkzeuge tragenden Baugruppen mit den Werkstückaufnahmen im Arbeitsprozeß zu vermeiden, sind diese auf Gleitschienen verschiebbar gelagert und dadurch aus ihrer im möglichen Kollisionsbereich befindlichen Arbeitsstellung leicht zu entfernen· Die Steuerung der Schweißwerkzeuge erfolgt mittels einer gemeinsamen, frei programmierbaren Bahnsteuerung« Die Arbeitsweise beider, über jeweils eine Rotations- und eine Schwenkbaugruppe mit den Stirnseiten der in y-Koordinäte verschiebbaren translatorischen Baugruppe verbundenen Schweißwerkzeuge vollzieht sich vorzugsweise im Wechseltakt, derart, daß jeweils eines der Schweißwerkzeuge den Schweißvorgang an einem Werkstück ausführt, während das andere Schweißwerkzeug nur mitgeführt wird« Gleichzeitig können jeweils an der dem mitgeführten Schweißwerkzeug zugeordneten Werkstückaufnahme Hilfsarbeiten, wie das Einlegen des zu schweißenden Werkstückes oder Herausnehmen des geschweißten Werkstückes durchgeführt werden, wozu die entsprechende Werkstückaufnahme vorteilhafterweise durch Verschieben senkrecht zur x-Achse aus ihrer Arbeitsstellung entfernt und vorzugsweise durch Endanschläge Arretiert ist. Ist ein Schweißvorgang beendet, tritt jeweils das andere Schweißwerkzeug in Aktion« zuvor 1st die zugehörige Werkstückaufnahme

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in ihre Arbeitsstellung zurückzuführen« Beim Schweißen symmetrisch ausgebildeter Bauteile kann die Vorschubrichtung des einen Schweißwerkzeuges der des anderen Schweißwerkzeuges entgegengesetzt sein,, Ist das Schweißen in entgegengesetzter Richtung aufgrund der Werkstückausbildüng nicht möglich, sind die Schweißwerkzeuge zunächst in ihre Ausgangsstellung zurückzuführen, um dann mit dem Schweißen eines weiteren Werkstückes beginnen zu können.

Der Vorteil dieser Lösung besteht vor allem darin, daß bei der Herstellung des Schweißroboters im Vergleich zu bekannten Schweißrobotern der Materialaufwand erheblich gesenkt werden kann. So ist es nunmehr möglich, die Fortallänge des Schweißroboters erheblich zu verkürzen· Außer zur Materialeinsparung führt eine verkürzte Portallänge auch zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit, so daß auf den Einsatz zusätzlicher Sensoreinheiten verzichtet werden kann« Trotz zweier Schweißwerkzeuge erfordert der erfindungsgemäßeSchweißroboter nur eine frei programmierbare Bahnsteuerung, nur eine Schweißstromquelle, sowie auch andere Zusatzgeräte, wie die Lichtbogensteuerung, jeweils für beide Schweißwerkzeuge eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin begründet, daß auch im Raum angeordnete schräge oder bogenförmige Schweißnähte von beiden, im kartesischen'Koordinatensystem verschiebbar angeordneten Schweißwerkzeugen realisiert werden können.

Als günstig dürfte sich auch erweisen, daß bei Erreichen einer gleichbleibenden Arbeitseffektivität eines jeden Schweißroboters die Platzkapazität, insbesondere in bereits vorhandenen Produktionsstätten, besser genutzt werden kann*

Ausführungsbeispiel

'· . '.·'' ' .' '. "-.... . ·. ' · j . Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden*

Der auf der zugehörigen Zeichnung dargestellte Schweißroboter verfügt über die Translationsbaugruppen 13; 2 und 3; 3", welche entsprechend in der x-, y- und z-Achse des kartesischen

Koordinatensystems bewegbar sind, die zwei Rotationsbaugruppen 4; 4·, die zwei Schwenkbaugruppen 5j 5* und die zwei Schweißwerkzeuge 7; 7». Die Translationsbaugruppe 13 ist als Laufkatze ausgebildet und auf dem Träger 1 angeordnet, welcher hinsichtlich der Bewegungsrichtungen des Schweißroboters die x-Achse darstellt und mit den Ständern 12 das Portal bildet. Die Translationsbaugruppe 2 wird von der Translationsbaugruppe 13 getragen und ist als in y-Achse verschiebbarer, mit einem Antriebsmechanismus versehener Balken ausgebildet. An ihren , Stirnseiten sind die in z-Achse beweglichen Translationsbaugruppen 3; 3* befestigt,Welche ebenfalls einen mit einem Antriebsmechanismus versehenen Balken darstellen· Der Drehung der Schweißwerkzeuge 7s 7· dienen die Rotationsbaugruppen 4; 4'· Sie sind jeweils in den Translationsbaugruppen 3; 3' drehbar gelagert und tragen ihrerseits die Schwenkbaugruppen 5j 5·. DieSchweißwerkzeuge 7; 7* sind an den Schwenkbaugruppen 5j 5· befestigt« Der Aufnahme der Werkstücke dienen die beidseitig des Portals und sich direkt gegenüberliegend angeordneten Werkstückaufnahmen 6i 6*, welche drehbar ausgebildet und auf den Gleitschienen 8 gelagert sind. Alle bewegbaren Baugruppen des Schweißroboters sind mit der Bahnsteuerung 11 verbunden und werden durch diese gesteuert«.

Die Anordnung der Schweißdrahtrollen 9 ist aus der Zeichnung ersichtlich· Die Schweißstromquelle ist mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet«

Die Ausgangsstellung der Schweißwerkzeuge 7; 7* befindet sich an einem der Portalenden. Während nun das Schweißwerkzeug 7 Schweißarbeiten an dem von der Werkstückaufnahme 6 gehaltenen Werkstück ausführt, wird das Schweißwerkzeug 7* von den Translationsbaugruppen 2 und 13 mitgeführt, greift jedoch in den Schweißprozeß nicht ein. Gleichzeitig erfolgt das Beschicken der Werkstückaufnahme 6*, welche zu diesem zweck aus ihrer Arbeitsstellung herausgeführt wyrde. Nach Beendigung des Schweißvorganges werden die Werkstückaufnahme 6" in ihre Arbeitsstelr Iwng und die Schweißwerkzeuge 7% 7* in ihre Ausgangsstellung zu rückgeführt« Nunmehr wird die Werkstückaufnahme 6 aus ihrer Arbeitsstellung entfernt und das Schweißwerkzeug .7' beginnt mit dem Schweißvorgang, das Schweißwerkzeug 7 mitführend.

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Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   !•Schweißroboter in Portalausführung, insbesondere für die Fertigung großer Bauteile, bestehend aus gegenüber dem Portal verschiebbar angeordneten programmgesteuerten Translationsbaugruppen und aus das; Schweißwerkzeug oderdas Werkstück tragenden programmgesteuerten Rotations- und Schwenkbaugruppen, ge kenn ze ic h net dadurch, daß defr Schweißroboter über zwei, vorzugsweise im Wechseltakt einsetzbare Schweißwerkzeuge (7; 7*) verfügt, welche an jeder Stirnseite der die Bewegung in y~Achse des kartesischen Koordinatensystems ausführenden Translationsbaugruppe (2) angeordnet und mit ein und derselben Bahnsteuerung (11) steuerbar ausgebildet sind» ,

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2. 2» Schweißroboter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Werkstückaüfnahmen (6j.6') beidseitig des Portals angeordnet sind« /
3. 3* Schweißroboter nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch« daß jedes der Schweißwerkzeuge (7j 7·) frei im Raum bewegbar angeordnet ist·

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

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