DD253964A1 - Einrichtung zum automatischen fuehren von schweisswerkzeugen - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemaess ist das Schweisswerkzeug an einem in allen Richtungen beweglichen, elastischen Element aufgehaengt und wird mit Hilfe einer definierten Vorspannkraft, die durch die Bewegungseinrichtung selbst oder durch ein zusaetzliches Stellglied erzeugt wird, in die Nahtfuge eingedrueckt. Die Erfindung gestattet durch ihren einfachen konstruktiven Aufbau das Schweissen auch von in sich geschlossenen Konturen beliebiger Form in den Positionen horizontal, senkrecht und Ueberkopf. Mit Hilfe der definierten Vorspannkraft ist es moeglich, den Bewegungsablauf so zu programmieren, dass das Ansetzen des Brenners am Nahtanfang automatisch erfolgen kann. Hierzu ist die zusaetzliche Verstelleinrichtung fest mit der Bewegungseinrichtung und auskoppelbar mit dem elastischen Element verbunden. Durch entsprechende Signaleinrichtungen wird der Bewegungsablauf der Bewegungseinrichtung gestoppt, wenn die erforderliche Vorspannkraft des elastischen Elementes beim Ansetzen am Nahtanfang erreicht ist. Fig. 1

Description

In weiteren bekannten Lösungen werden Schweißwerkzeuge entlang kurvenförmiger Nahtverläufe mittels Sensoren der verschiedensten Art und mit den verschiedensten physikalischen Wirkprinzipien geführt. So sind hierbei unter anderem taktile Sensoren bekannt, bei denen mit Hilfe eines Taststiftes ein definierter Abstand zum Schweißbrenner erzielt wird. Andere Sensortypen arbeiten berührungslos mit Hilfe von induktiven, kapazitiven, optischen und anderen Systemen. Mit solchen Einrichtungen ist zwar ein automatischer Betrieb möglich, der gemeinsame Nachteil besteht jedoch darin, daß zur Auswertung der gewonnenen Signale in der Regel umfangreiche elektronische Schaltungen notwendig sind, um den erforderlichen Bewegungsablauf der Bewegungseinrichtung, ζ. Β. eines Schweißroboters, zu realisieren. Dadurch werden solche Einrichtungen kompliziert, teuer und sind auch entsprechend störanfällig.

Berührungslos arbeitende Abtastsysteme zur Verfolgung der Werkstückkontur benötigen durch ihre Baugröße Mindeststeghöhen und begrenzen so ihr Einsatzfeld. Außerdem wird ihre Anwendung in der Nähe des Schweißbrenners durch die extremen Bedingungen des Schweißprozesses erschwert. Insbesondere ber längeren Schweißnähten (über 1 m) werden durch Drifterscheinungen die Sensorsignale so stark verfälscht, daß die Führungsgenauigkeit des Schweißbrenners darunter leidet oder das Schweißen sogar unmöglich wird. Sensorische Bewegungen durch Signalauswertung des Lichtbogens (DE-OS 2611377) sind nur für wenige Schweißverfahren möglich und erlauben nicht das Nahtsuchen außerhalb der Schweißzeiten. Für Kehlnähte ist eine zusätzliche Richtungserkennung erforderlich.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist auf einfache Weise das Anwendungsgebiet von Einrichtungen, die zum automatischen Führen von Schweißwerkzeugen dienen, zu erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln und so zu gestalten, daß unter Verzicht eines komplizierten technischen Aufwandes konturenförmige, auch in sich geschlossene Schweißnahtfugen abtastbar sind, wobei zu gewährleisten ist, daß ein Schweißwerkzeug mit hoher Genauigkeit so führbar ist, daß Schweißnahtfugen in senkrechter und Überkopfposition abtastbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Einrichtung gelöst, bei welcher erfindungsgemäß ein in allen Richtungen bewegliches, elastisches Element an seinem oberen Ende über einen Flansch und Spannring mit einer programmgesteuerten Bewegungseinrichtung fest verbunden ist und am unteren Ende des elastischen Elementes ein in mehreren Achsen verstellbarer Halter angeordnet ist, der ein in mehreren Achsen verstellbares Schweißwerkzeug aufnimmt, wobei letzterem ein in einem bestimmten, einstellbaren Abstand ein Abtaststift zugeordnet ist, der eine der abzutastenden Nahtfuge der Schweißnaht angepaßte geometrische Form besitzt und mit der Nahtfuge in Eingriffj steht und daß der obere feste Flansch einen Kontaktring aufweist, während der untere bewegliche Flansch einen Stab aufnimmt, der in seinem oberen Bereich mit zwei um 180° zueinander versetzten, gegeneinander isolierten Kontaktstiften ausgestattet ist, die mit dem Kontaktring beim Auslenken des Schweißwerkzeuges in Eingriff stehen und durch Signalleitungen mit der Steuerung der programmgesteuerten Bewegungseinrichtung verbunden sind.

Zum Erzeugen einer definierten Vorspannkraft für das elastische Element besitzt die Einrichtung eine zusätzliche, mit einem ' Motor gekoppelte Verstelleinrichtung, die mit dem elastischen Element auskoppelbar und mit der Bewegungseinrichtung starr verbunden ist. Dadurch kann zur Programmierung einer Schweißnaht das elastische Element in eine definierte Vorspannung versetztwerden. Nach erfolgter Programmierung wird durch Drehen der Verstelleinrichtung die Verbindung zu dem elastischen Element gelöst und der Taststift mit genügend großer Kraft in die Schweißnahtfuge gepreßt. Durch Stellglieder, die zwischen der Bewegungseinrichtung und dem elastischen Element angeordnet sind, ist es möglich, Schweißnahtfugen in horizontaler, senkrechter und Überkopfposition abzutasten. Vorzugsweise ist das elastische Element als Zugfeder ausgebildet.

Ausführungsbeispiel

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

Fig. 1: Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung _

Fig. 2: Darstellung der Einrichtung mit Verstelleinrichtung

Fig.3: Einrichtung in waagerechter Position

Fig.4: Einrichtung in senkrechter Position

FJg.5: Einrichtung in Überkopf-Position

Hauptbestandteil der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist ein elastisches, in allen Richtungen frei bewegliches Element 1, das an seinem oberen Ende mittels Flansch 2 und Spannring 3 an der programmierbaren Bewegungseinrichtung 4 befestigt ist. Am unteren Ende des elastischen Elementes 1 ist, ebenfalls durch einen Flansch 5 und Spannringe 6 befestigt, ein in mehreren Achsen verstellbarer Halter 7 angeordnet, der das verstellbare Schweißwerkzeug 8 trägt. An diesem Schweißgerät 8 ist mit Hilfe eines Spannelementes 9 der Taststift 10 angeordnet, dessen Abstand zum Schweißwerkzeug 8 definiert einstellbar ist. Der Taststift 10 tastet die zu schweißende Schweißnaht 11 ab und gewährleistet eine exakte Führung des Schweißgerätes 8. Ein mit dem unteren Flansch 8 fest verbundener Stab 12 trägt zwei Kontaktstifte 13; 14, die um 180° zueinander versetzt und gegeneinander isoliert angeordnet sind. Die Kontaktstifte 13,14 schließen beim Auslenken des unteren Flansches 5 den Kontakt mit einem Kontaktring 15, der am oberen festen Flanscht befestigt ist. Beide Kontaktstifte 13,14 sind über Signalleitungen mit der Steuerung der Bewegungseinrichtung 1 verbunden und lösen den Start der Anlage aus, wenn die Vorspannung des elastischen Elementes 1

groß genug ist, um ein sicheres Abtasten der Nahtfuge der Schweißnaht 11 zu gewährleisten. Zum Erzeugen einer definierten Vorspannkraft wird die Einrichtung durch eine motorgetriebene Verstelleinrichtung 16 ergänzt, die starr mit der programmgesteuerten Bewegungseinrichtung 4 und auskoppelbar mit dem elastischen Element 1 verbunden ist. Dadurch kann zur Programmierung der Schweißnaht 11 das elastische Element 1, in diesem Beispiel einer Spiralfeder, in eine definierte Vorspannung versetzt werden.

Nach erfolgter Programmierung wird durch Drehen der Verstelleinrichtung 16 die Verbindung zu dem elastischen Element gelöst und der Taststift 10 wird mit genügend großer Kraft in die Nahtfuge der Schweißnaht 11 gepreßt. Durch zusätzliche Stellglieder 17; 18, die zwischen der Bewegungseinrichtung 4 und dem elastischen Element 1 angeordnet sind, werden Nahtfugen von Schweißnähten 11 abgetastet, die in horizontaler (Fig.3), senkrechter (Fig.4) und Überkopf-Position (Fig. 5) liegen.

Claims (4)

1. -1 - Züa SÖ4 Patentansprüche:

   1. Einrichtung zum automatischen Führen von Schweißwerkzeugen, insbesondere MIG/MAG-Schweißbrenner, entlang einer konturenförmigen, auch in sich geschlossenen Schweißnaht an toleranzbehafteten Bauteilen, vorzugsweise unter Verwendung eines programmgesteuerten Schweißroboters unabhängig von Lage und Verlauf der Schweißnaht im dreidimensionalen , Koordinatensystem, gekennzeichnet dadurch, daß ein in allen Richtungen bewegliches, elastisches Element (1) an seinem oberen Ende über einen festen Flansch (2) und Spannring (3) mit einer programmgesteuerten Bewegungseinrichtung (4) verbunden ist und das elastische Element (1) an seinem unteren Ende über einen in mehreren Achsen verstellbaren Halter (7) verfügt, der ein in mehreren Achsen verstellbares Schweißwerkzeug (8) aufnimmt, wobei letzterem in einem bestimmten einstellbaren Abstand ein verstellbarer Taststift (10) zugeordnet ist, der mit der abzutastenden Nahtfuge der Schweißnaht (11) in Eingriff steht, daß der obere feste Flansch (2) mit einem Kontaktring (15) verbunden ist, während der untere bewegliche Flansch (5) einen Stab (12) aufnimmt, der in seinem oberen Bereich mit zwei um 180° zueinander versetzten, gegeneinander isolierten Kontaktstiften (13; 14) ausgestattet ist, die mit dem Kontaktring (15) beim Auslenken des Schweißwerkzeuges (8) in Wirkverbindung stehen und durch Signalleitungen mit der Steuerung der Bewegungseinrichtung (4) vorhanden sind.
2. 2. Einrichtung zum automatischen Führen von Schweißwerkzeugen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Erzeugen einer definierten Vorspannkraft eine zusätzliche, mit einem Motor gekoppelte Verstelleinrichtung (16) angeordnet ist, die mit dem elastischen Element (1) auskoppelbar und mit der Bewegungseinrichtung (4) starr verbunden ist.
3. 3. Einrichtung zum automatischen Führen von Schweißwerkzeugen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das elastische Element (1) vorzugsweise aus einer Spiralfeder besteht. ·
4. 4. Einrichtung zum automatischen Führen von Schweißwerkzeugen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der verstellbare Taststift (10) eine der abzutastenden Nahtfuge angepaßte geometrische Form besitzt.

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Führen von Schweißwerkzeugen, insbesondere MIG/MAG-Schweißbrenner, entlang einer Schweißnaht an toleranzbehafteten Bauteilen, vorzugsweise unter Verwendung eines programmgesteuerten Schweißroboters unabhängig von Lage und Verlauf der Schweißnaht im dreidimensionalen Koordinatensystem.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Es ist bekannt, daß zum Führen von Schweißbrennern an konturenförmig verlaufenden Schweißnähten, insbesondere Kehlnähten, mechanische Führungseinrichtungen, sogenannte Schlepparme, eingesetzt werden, die gelenkig aufgehängt sind und durch entsprechend angeordnete Federsysteme den Schweißbrenner an die Flanken einer Kehlnaht andrücken und damit den Kontakt des Brenners mit der abzutastenden Schweißnaht herstellen. Die Schlepparme werden in der Regel mit einem linear bewegten Traktor oder eine sonstigen Bewegungseinrichtung gekoppelt und bewirken so die Führung des Brenners in der Schweißnaht. Derartige Systeme sind zwar einfach in ihrem Aufbau, weisen aber eine Reihe von Nachteilen auf, die ihren Einsatz auf bestimmte Anwendungsfälle begrenzen. So können nur Schweißnähte abgetastet werden, die einen bestimmten Krümmungsradius nicht überschreiten, so daß es nicht möglich ist, in sich geschlossene Schweißnähte unterschiedlicher geometrischer Formen zu schweißen. Weiterhin können solche Abtastsysteme auf Grund ihres konstruktiven Aufbaus an senkrechten Wänden oder Überkopf nicht eingesetzt werden. Durch ihren konstruktiven Aufbau sind derartige Einrichtungen meist sehr sperrig und unhandlich. Dadurch ist ein automatisches Ansetzen des Schweißbrenners zum Beginn der Schweißnaht nicht möglich, wodurch solche Einrichtungen für einen durchgängigen automatischen Betrieb, beispielsweise an Schweißrobotern, nicht geeignet sind. Außerdem müssen Schlepparme in ihren Endlagen mechanisch arretiert werden, wobei ein automatisches Auslösen dieser Arretierung weitere zusätzliche Probleme mit sich bringt und die gesamte Einrichtung sehr kompliziert.