DD252569A1 - Selbstzentrierendes fuehrungssystem fuer schweisswerkzeuge, insbesondere fuer schweiss- und schneidbrenner - Google Patents

Abstract

Das Fuehrungssystem ist gekennzeichnet durch einen Support, der im wesentlichen aus einem winkelfoermig ausgebildeten starren Teil und einem oder mehreren beweglichen Teilen besteht, die ueber ein Gelenk und mindestens ein Federelement spannbar miteinander verbunden sind und mit einem Traeger in Wirkverbindung stehen und beide Teile jeweils in einer Rollenebene ueber zwei auf einem gemeinsamen Steg gelagerte Rollenpaare verfuegen, die um eine Lagerstelle drehbar angeordnet und durch eine Arretierung in einer Stellung parallel zur Mittellinie feststellbar sind, und dass dem beweglichen Teil ein verstellbarer Anschlag zugeordnet ist, der mit einem Bolzen und einer Kontermutter in Wirkverbindung steht, derart, dass ein begrenzter Toleranzabstand am Traeger einstellbar ist. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein selbstzentrierendes Führungssystem für Schweißwerkzeuge, insbesondere für Schweiß- und Schneidbrenner, wobei ein quadrisch ausgebildeter, unbearbeiteter Kastenträger einen mit Führungsrollen ausgestatteten Support trägt und der Kastenträger zwischen elastisch gespannten und starren Rollenpaaren mit dem Support in Eingriff steht.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, zum Führen von Schweißwerkzeugen, z. B. Schweiß- und Schneidbrenner sowie Farbspritzpistolen, bearbeitete Führungsbahnen zu verwenden, die hohe Genauigkeiten aufweisen. Derartige Führungsbahnen sind infolge der erforderlichen Präzisionsforderungen und Maßhaltigkeit für Brennschnitte bzw. Bauteilkonturen sehr steif ausgeführt. Dies bedingt einen hohen Aufwand und Leistungsverlust, da durch die Antriebe der beweglichen Teile große Massen beschleunigt verfahren und verzögert werden müssen.

Für Füge- und Schneidmaschinen ist durch eine berührungslose Verfahrenstechnik und eine relativ große Toleranzbreite von ±5mm am Schweißbrenner eine Übertragbarkeit der Führungstechniken des Werkzeugmaschinenbaues ungeeignet. Alle spanenden Werkzeugmaschinen besitzen als größte Kraftkomponente die Hauptschneidkraft, welche am Werkzeugträger infolge schlagartig auftretender und endender Kräfte (diese entstehen an den Werkstückkanten) kurzzeitig zwischen ihren Extremwerten auftreten. Derartige äußere Stoßbeanspruchungen, die sich mit den Eigenmassenkräften der Führungsmaschine . überlagern, kennen die Führungstechniken der Fügetechnik, z. B. beim Lichtbogenschweißen oder Schneiden, grundsätzlich nicht.

Führungsmaschinen des Werkzeugmaschinenbaues sind für Schweiß- und Schneidmaschinen völlig ungeeignet. Zum Einsatz kommen Gußwerkstoffe aufgrund ihrer guten schwingungsdämpfenden, mechanischen Werkstoffeigenschaften. Neuerdings kommen auch geschlossene, geschweißte Konstruktionen zum Einsatz unter Ausnutzung des Vorteils der großen Steifigkeit mit dem Ziel, die großen Eigengewichte von Gußkonstruktionen zu senken.

Nachteil aller dieser Führungsmaschinen ist, daß durch die beim Schweißen oder Schneiden notwendige Streckenenergie, z. B. bei Dauerbetrieb, beim Robotereinsatz infolge der geforderten langen Einschaltzeiten die Führungsmaschinen örtlich stark thermisch belastet werden. Örtliche Wärmedehnungen verändern die Geometrie der Tragkonstruktionen der Führungsmaschinen so stark, daß in vielen Fällen die geforderte Schnitt- und Schweißnahttoleranz nicht eingehalten werden kann.

Bekannt sind als Führungsmaschinen für Brennschneidmaschinen z. B. Vierkantrohre mit aufgeschraubten bearbeiteten Leisten. Führungsrollen auf allen vier Seiten der Vierkantrohre stützen sich auf diesen Leisten ab, so daß eine hohe Laufgenauigkeit der Supporte und Führungstechniken der Schneidbrenner erreicht wird. Der Antrieb erfolgt vorzugsweise über Zahlstangen. Verwendet werden als Führungsträger für Schweißroboter oftmals geschweißte Hohlkastenprofile. Auch verbundene Vierkantprofile sind bekannt. Um den mechanischen Bearbeitungsaufwand zu senken, gestaltet man die Führungsträger derart, daß nur direkte Führungsleisten mit Rillen gehobelt bzw. geschliffen werden, so daß die Rollen mit zwei starren Rillenpaaren mit gemeinsamer Drehachse zueinander einen rechten Winkel bilden und jeweils eine bewegliche, elastisch verspannte Rolle in die Ecke drückt.

Nach einer weiteren Lösung ist eine Fahrbahn zum Führen von Schweißwerkzeugen bekannt, wobei erfindungsgemäß ein geschlossener quadrisch ausgebildeter Kastenträger angeordnet ist, der mittels einer Spannrolle in einen von vier starr befestigten Führungsrollen gebildeten Winkel unter einer einstellbaren Spannkraft steht, wobei die Führungsrolle sich mit den ebenen Seitenflächen des Kastenträgers in Kontakt befindet, während die Spannrolle mit nur einer der vier Laufkanten im Eingriff steht.

Der Hauptnachteil dieser Führungsbahnen besteht darin, daß durch die in Abhängigkeit von der Einbaulage der jeweiligen Achse eingestellte Spannkraft der Spannrolle Rollreibung verursacht. Bei ungünstigen Einbaulagen, z. B. als Führungsbahn mit einem seitlichen Ausleger sind extreme Rollenbelastungen zu verzeichnen. Es ist notwendig, die Spannrollen extrem vorzuspannen.

Durch Addition der Lastbedingungen und der Spannkräfte kommt es zu extremen Belastungen der Rollen sowie der relativ weichen Führungsbahn. Die Folgen sind erhebliche Rollreibung und Deformationen.

Eine weiterer Nachteil besteht darin, daß die elastisch verspannten Führungsbahnen bei dynamischer Belastung zum Überschwingen neigen.

Die Anordnung der starren Rollen ist weiterhin nicht geeignet, bereits vorhandene Meßabweichungen der Träger von der Rechtwinkligkeit zu kompensieren.

Das trifft gleichfalls auf geringfügige Deformationen des Kastenprofiles infolge lokaler thermischer Belastung beim Schweißen zu. Die Folge ist Verdrehspiel zwischen Support und Träger.

Es wäre naheliegend, die Rollen an den Supporten je nach Einbaulage so umzuordnen, daß die elastischen Rollen außerhalb der lastbedingten Kraftwirkung liegen. Dazu ist es jedoch notwendig, den Baukastencharakter solcher Baueinheitensysteme zu verlassen und für jede Einbaulage die geeignete Führungsachse zu entwickeln. Dieser Weg bietet wegen des hohen Aufwandes gegenüber dem Stand der Technik keine wesentlichen Vorteile.

Ein weiterer Nachteil sämtlicher o. g. Führungsbahnen in der Schweißtechnik besteht darin, daß durch zwangsläufige Ansammlungen von Schweißspritzern auf den Laufflächen der Rollen lokale Abweichungen von der Führungsgenauigkeit auftreten bzw. vollkommene Blockierungen auftreten können.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist mit geringem Fertigungsaufwand ein einfaches und sicheres Führungssystem für Schweißwerkzeuge, insbesondere Schweiß- und Schneidbrenner, zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Führungssystem für Schweißwerkzeuge zu entwickeln, welches massearm, leicht einrichtbar ist und auf jeden, auch unbearbeiteten Kastenträger, geführt werden kann und selbständig, unabhängig von Querschnitts- und Formtoleranzen, eine sichere Positionierung gewährleistet.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Führungssystem gelöst, welches gekennzeichnet ist durch einen Support, bestehend aus einem winkelförmig ausgebildeten starren Teil und einem oder mehreren beweglichen Teilen, die über ein Gelenk und mindestens ein Federelement spannbar miteinander verbunden sind und mit einem Träger in Wirkverbindung stehen und die beiden Teile jeweils in einer Rollenebene über zwei auf einem gemeinsamen Steg gelagerte Rollenpaare verfügen, die um eine Lagerstelle drehbar angeordnet und durch eine Arretierung in einer Stellung parallel zur Mittellinie feststellbar sind, wobei dem beweglichen Teil ein verstellbarer Anschlag zugeordnet ist,, der mit einem Anschlag über einen Bolzen mit einer Kontermutter in Wirkverbindung steht, derart, daß der Toleranzabstand am Träger begrenzt ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Rollenanordnung wird darin gesehen, daß als Bezugsfläche oder Bezugswinkel jeder Bereich des kaltverformten Quadratrohres beliebig wählbar ist. Es ist günstig, immer das oder die Rollenpaare, welche mit den größten Kräften beaufschlagt werden, als starres Rollenpaar zur Herstellung einer Bezugsführungsebene vorzusehen.

Die Erfindung läßt durch die drehbar bzw. feste Anordnung wahlweise für jedes Rollenpaar alle möglichen Varianten zu. So müssen die starren Rollenpaare bei einer als Tragarm belasteten Bewegungsachse mit dem Support als Spannelement für den Ausleger entsprechend der Kraftrichtungen entgegengesetzt wirken.

Wirken Torsionsbelastungen auf Supporten z. B. bei der Basisachse einer Portalvariante, ist es aus Gründen der Stabilität notwendig, die starren Rollen in gleicher Richtung wirkend vorzusehen.

Häufig liegt bei Stahlleichtprofilen eine lokal schwankende parallelogrammartige Abweichung des Querschnittes von der idealen Rechtwinkligkeit vor. Durch die spezielle Rollenanordnung (ein starres, drei pendelnde Rollenpaare) in einer Rollenebene, kommt es gegenüber dem Stand der Technikzu keiner Abweichung des Mittelpunktes des Trägers gegenüber dem Support.

Gleichermaßen werden auch die beim Schweißen üblichen Wärmewirkungen, die sich bei kaltverformten Träger, insbesondere in zusätzlichen Veränderungen der Rechtwinkligkeit niederschlagen, durch die erfindungsgemäße Rollenanordnung kompensiert.

Es ist weiterhin möglich, diesen Support leicht zu montieren, indem er aufklappbar gestaltet ist und eine Notwendigkeit zur Anpassung wie bei bisher bekannten Supportausführung entfallen kann. Kleine örtliche Unebenheiten auf der Fahrbahn, wie Schweißspritzer werden durch die Gestaltung des Supports erstmalig leicht überwunden.

Die erfindungsgemäße Federanordnung begrenzt den Federweg durch einen einstellbaren Anschlag.

Die Federkraft kann durch diese Maßnahme im Zusammenhang mit der beliebigen Festlegung der starren Rollen bei vertikaler Einbaulage und Auslegeranordnung gering gewählt werden. Es genügt, daß die Achse spielfrei bleibt.

Bei Torsionsbelastung wird die Federkraft nebensächlich. Hier genügt der Anschlag in Zusammenhang mit gleichgerichteten Lastverhältnissen für die Gewährleistung einer spielfreien Führung. Bei komplexen Lastverhältnissen wirken Federn und Anschläge zusammen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Vorderansicht des Führungssystems Fig. 2: die Seitenansicht des Führungssystems.

Erfindungsgemäß wird der Träger 1 von dem Support 2 umschlossen, an dessen beiden Stirnseiten zwei Lagerschilde 3 angeschraubt sind, in denen sich jeweils vier an dem Bolzen 4 gelenkig aufgehängte Rollenpaare 5 befinden. Durch diese Anordnung lassen sich alle auftretenden Toleranzen des aus einem unbearbeiteten Stahlleichtbauprofil bestehenden Trägers ausgleichen.

Die Lagerschilde 3 sind diagonal zum Trägerquerschnitt geteilt und bestehen aus einem fest mit dem Support 2 verbundenen winkelförmigen, starren Teil 6 und einem beweglichen Teil 7. In beiden Teilen 6; 7 sind je zwei Rollenpaare 5 in einem Winkel von 90° angeordnet. Durch ein Verspannen der. beiden Teile 6 und 7 des Lagerschildes 3 wird die kraftschliJssige Verbindung des Support 2 zum Träger 1 hergestellt. Hierzu ist der bewegliche Teil 7 im Gelenk 8 des starren Teiles 6 des Lagerschildes 3 gelagert. Mit Hilfe eines Bolzens 9 und der Mutter 10 werden beide Teile 6; 7 verspannt, wobei das Federelement 11 so eingestellt werden kann, daß die auftretenden Kräfte aufgenommen werden können.

Bei asymmetrischen Belastungsfällen kann es zu einer Überlastung des Federelementes 11 kommen. In diesem Fall ist die Führungsgenauigkeit zwischen Support 2 und Träger 1 nicht mehr gewährleistet. Dieser Fall wird dadurch vermieden, daß an dem Bolzen 9 mit Hilfe derKontermuttern 15 ein Toleranzabstand 16 eingestellt werden kann.

Bei einem solchen Belastungsfall werden die beiden Teile 6; 7 des Lagerschildes 3 soweit auseinandergedrückt, daß sie an den Kontermuttern 15 an dem Anschlag 17 des Bolzens 9 anliegen. Damit werden die Federelemente 11 außer Kraft gesetzt, die Lagerschilde 3 werden zum starren Gebilde und nehmen alle Kräfte auf. Der Toleranzabstand 16 wird so eingestellt, daß er die max. auftretenden Toleranzen des Trägers 1 berücksichtigt. Da die Einbaulage der Translationseinheit beliebig ist, können auch die Kräfte aus den äußeren Belastungen in verschiedenen Ebenen angreifen. Hierzu kann jeweils das Rollenpaar 5, daß am meisten belastet wird, mit Hilfe einer Vorrichtung zum Beispiel einer Arretierung 12, die die Teile 6 und 7 des Lagerschildes 3 mit dem Steg 13 des Rollenpaares 5 verbindet, festgelegt werden. Dadurch werden die Rollen 14 parallel zur Oberfläche des Trägers 1 arretiert. Die Maßnahme kann wahlweise an einem oder mehreren Rollenpaaren erfolgen, wozu alle Stege 13 der Rollenpaare 5 mit einer entsprechenden Bohrung versehen sind.

Dadurch wird erreicht, daß sich das gesamte Führungssystem zu einer vorher festgelegten Bezugsebene selbst zentriert. Die Rollenpaare 5 sind durch die Arretierung 12 in einer Stellung parallel zur Mittellinie 18 feststellbar.

Claims (2)

1. Selbstzentrierendes Führungssystem für Schweißwerkzeuge, insbesondere für Schweiß-und Schneidbrenner, wobei ein quadratisch ausgebildeter unbearbeiteter Kastenträger einen mit Führungsrollen ausgestatteten Support trägt und der Kastenträger zwischen elastisch gespannten Rollen und starren Rollenpaaren mit dem Support im Eingriff steht, gekennzeichnet durch einen Support (2) bestehend aus einem winkelförmig ausgebildeten starren Teil (6) und einem oder mehreren beweglichen Teilen (7), die über ein Gelenk (8) und mindestens ein Federelement (11) spannbar miteinander verbunden sind und mit einem Träger (1) in Wirkverbindung stehen und die Teile (6; 7) jeweils in einer Rollenebene über zwei auf einem gemeinsamen Steg (13) gelagerte Rollenpaare (5) verfügen, die um eine Lagerstelle (4) drehbar angeordnet und durch eine Arretierung (12) in einer Stellung parallel zur Mittellinie (18) feststellbar sind, und daß dem beweglichen Teil (7) ein verstellbarer Anschlag (1) zugeordnet ist, der mit einem Bolzen (9) und einer Kontermutter (15) in Wirkverbindung steht, derart, daß ein begrenzter Toleranzabstand (16) am Träger (1) einstellbar ist.

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