DE10063191C2 - Ausgleichsvorrichtung für Roboterschweißzangen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für Roboter­ schweißzangen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der DE 35 24 342 A1 ist beispielsweise eine Roboterschweiß­ zange offenbart, die zwei in einem gemeinsamen Drehpunkt gela­ gerte und scherenartig um eine den Drehpunkt durchsetzende Drehachse bewegbare Zangenschenkel umfasst, wobei ein Zangen­ schenkel relativ zum anderen Zangenschenkel bewegt ist. An dem freien Ende eines jeden Zangenschenkels ist ein Zangenarm be­ festigt, der mit einer Schweißelektrode bestückt ist. Die den Schweißelektroden gegenüberliegenden Enden sind durch einen Schweißzylinder verbunden, der die Zangenarme in eine Offen- und in eine Schweißstellung bringt, bei der durch Auftreffen der Schweißelektroden auf ein Werkstück ein Schweißpunkt ge­ setzt wird.

Da beim Anfahren an den nächsten Schweißpunkt die Roboter­ schweißzange nicht vollständig geöffnet werden muß, werden die Zangenschenkel durch den Schweißzylinder in einer Vorhubstel­ lung gehalten und durch einen Anschlagzylinder in eine defi­ nierte Lage gebracht. Wenn sich der Schweißzylinder in Vorhub­ stellung befindet, ist die Kolbenstange des Anschlagzylinders ausgefahren und drückt mit ihrem freien Ende gegen eine quer zur Kolbenstange angeordnete, an der Schmalseite des bewegli­ chen Zangenschenkels befestigten Anschlagplatte.

Beim Verfahren der Roboterschweißzange in Vorhubstellung kann sich die Roboterschweißzange in Schräg- oder in Überkopflage befinden, so dass ein Auslenken der Zangenschenkel möglich ist.

Durch das relativ hohe Eigengewicht des Zangenschenkels wirken dann nicht nur axiale sondern auch radiale Kräfte auf die Kol­ benstange und ihre Führungen, so dass diese einem hohen Ver­ schleiß unterliegen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ausgleichsvorrichtung zu schaffen, die verschleißarm ausgebildet ist.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ge­ löst.

Durch die ständige Verbindung zwischen dem freien Ende der Kol­ benstange und der Anschlagplatte schlägt der bewegliche Zangen­ schenkel bei seiner Bewegung von der Schweißstellung in die Vorhubstellung nicht mehr ungebremst auf die Kolbenstange, so dass die dadurch verursachten Verformungen unterbunden werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass bei der Bewegung der Schweißzange von ihrer Offenstellung in die Vorhubstellung die Kolbenstange des Anschlagzylinders radial belastet wird. Beim Verfahren des Schweißzylinders in seine Vorhubstellung hält die Kolbenstange des Anschlagzylinders den beweglichen Zangenschenkel permanent gegen einen Anschlag des festen Zan­ genschenkels gedrückt wird, damit die Schweißzange eine defi­ nierte Lage erhält. Mit der gleichzeitig schwenkbaren und ver­ schiebbaren Lagerung des Anschlagzylinders in Verbindung mit der gelenkigen Verbindung zwischen dem freien Ende der Kolben­ stange und der Anschlagplatte wird eine Selbstjustierung der Ausgleichsvorrichtung ermöglicht, die auf jede Lage der Zangen­ schenkel, die von der Normallage abweicht, reagieren kann. Die Ausgleichsvorrichtung läßt sich zudem vergleichsweise kosten­ günstig herstellen und kann auch problemlos bei herkömmlichen scherenförmigen Roboterschweißzangen nachgerüstet werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der An­ schlagzylinder auf einer Grundplatte befestigt. Die Grundplatte weist an ihrer Unterseite eine Führungsschiene auf, die in eine Führungsnut eines Führungswagens eingreift. Die Führungsschiene kann dabei als Doppel-T-Profil ausgebildet sein, um ein siche­ res Verfahren in jeder Lage zu gewährleisten.

Der Führungswagen ist fest verbunden mit einer Schwenkplatte, die die Schwenkbewegung des Anschlagzylinders ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schwenkplatte eine im wesentlichen rechteckige Grundform auf, aus der sich ein Anschlagwinkel erhebt. Der Anschlagwinkel ist quer zur Ver­ fahrrichtung der Führungsschiene angeordnet.

Zwischen dem Anschlagwinkel und dem Anschlagzylinder ist vor­ teilhafterweise eine Anschlagschraube vorgesehen. Beim Einbau ist die Kolbenstange des Anschlagzylinders vollständig ausge­ fahren. Der Anschlagzylinder wird mit der Anschlagschraube so­ weit nach vorn verschoben wird, dass der Zangenkörper eine de­ finierte Lage erhält.

Die schwenkbare Lagerung der Schwenkplatte kann mit einer Bund­ schraube erfolgen, die eine Aufnahme in der Schwenkplatte durchsetzt und an der Roboterschweißzange befestigt ist. Die Mittelachse der Bundschraube bildet demnach die Schwenkachse der Ausgleichsvorrichtung. Durch die schwenkbare Lagerung kann die Einbaulage des Anschlagzylinders beliebig je nach Platzbe­ darf gewählt werden.

Die Verbindung zwischen dem freien Ende der Kolbenstange und der Anschlagplatte kann über einen Gelenkkopf erfolgen, der am freien Ende der Kolbenstange befestigt ist.

Die gelenkige Verbindung mit der Anschlagplatte kann durch eine Gabellagerung erfolgen. Die die Gabellagerung bildenden zwei Gabeln sind quer zur Anschlagplatte, d. h. parallel zum Gelenk­ kopf ausgerichtet. In den Gabeln sind Aufnahmen für den Gelenk­ kopf vorgesehen.

Der Gelenkkopf greift zwischen die Gabeln der Gabellagerung und ist durch einen die Aufnahmen und den Gelenkkopf durchsetzenden Lagerbolzen scharnierartig verbunden. Die durch den Lagerbolzen verlaufende Achse ist vorzugsweise parallel zur Drehachse der Zangenschenkel angeordnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Roboterschweißzange mit Aus­ gleichsvorrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Ausgleichsvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Ausgleichsvorrichtung in einer Draufsicht sowie Fig. 4 die Anschlagplatte in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten.

In Fig. 1 ist eine sogenannte X- oder Scherenschweißzange 1 in einer Seitenansicht dargestellt, die an einen nicht dargestell­ ten Roboterarm angeschlossen werden kann und die sich in Schweißstellung befindet.

Die Scherenschweißzange 1 umfaßt einen oberen, beweglichen Zan­ genschenkel 2 und einen unteren, festen Zangenschenkel 3, die in einem gemeinsamen Drehpunkt 4 gelagert und um eine den Dreh­ punkt 4 durchsetzende Drehachse 5 schwenkbar sind. Der winkel­ förmig ausgebildete Zangenschenkel 2 weist an seinem dem Dreh­ punkt 4 gegenüberliegendem Ende 6 eine nicht weiter dargestell­ te Aufnahmevorrichtung für einen Zangenarm 7 auf. Der Zangenarm 7 verläuft etwa rechtwinklig zum Zangenschenkel 2, wobei das eine Ende 8 des Zangenarms 2 mit einer Schweißelektrode 9 und das gegenüberliegende Ende 10 mit einem Schweißzylinder 11 ver­ bunden ist. Der Zangenschenkel 3 ist analog zum Zangenschenkel 2 an seinem dem Drehpunkt 4 gegenüberliegendem Ende 12 mit ei­ nem Zangenarm 13 verbunden, an dessen einem Ende 14 eine Schweißelektrode 15 befestigt und dessen gegenüberliegendes En­ de 16 mit dem Schweißzylinder 11 verbunden ist. Die koaxial zueinander verlaufenden Schweißelektroden 9 und 15 treffen mit ihren Schweißkappen 17 und 18 auf ein sich zwischen den Schweißelektroden 9 und 15 befindendes Werkstück W aufein­ ander, so dass ein Schweißpunkt gesetzt werden kann.

Der Anschluß der Enden 10 und 16 an den Schweißzylinder 11 er­ folgt über Hebelarme 19 und 20, die auf die Enden 10 und 16 der Zangenarme 7 und 13 aufgesetzt sind. Der Schweißzylinder 11 ist an einem Zangenkörper 21 befestigt, der auch mit dem Drehpunkt 4 verbunden ist, und umfaßt ein Gehäuse 22 und einen Kolben 23 mit einer Kolbenstange 24, der sich innerhalb des Gehäuses 22 auf und ab bewegt.

Der untere Hebelarm 20 ist fest mit dem Gehäuse 22 verbunden; der obere Hebelarm 19 ist über ein Gelenk 25 drehbar am freien Ende der Kolbenstange 24 befestigt. Je nach Ansteuerung des Schweißzylinders 11 werden die Schweißelektroden 9 und 15 um den Drehpunkt 4 ausgelenkt. Befindet sich der Kolben 23 in der dargestellten Position, ist die Scherenschweißzange 1 in Schweißstellung. Befindet sich der Kolben 23 in der gestrichel­ ten Position, ist die Scherenschweißzange 1 in Offenstellung.

Beim Verfahren der Scherenschweißzange 1 zum nächsten Schweiß­ punkt wird, um Zeit zu sparen, die Scherenschweißzange 1 nicht vollständig geöffnet, sondern in einer Vorhubstellung gehalten. Um ein ungewolltes Auf- oder Zuklappen der Zangenarme 7 und 13 zu verhindern, ist eine Ausgleichsvorrichtung 30 am Zangenkör­ per 21 vorgesehen.

Der Aufbau und die Funktionsweise der Scherenschweißzange 1 mit der Ausgleichsvorrichtung 30 soll im folgenden anhand von Fig. 2 bis 4 erläutert werden.

Die Ausgleichsvorrichtung 30 wird im wesentlichen durch einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Anschlagzylinder 31 gebildet, der einen in einem Gehäuse 32 verschiebbaren Kolben (nicht dargestellt) mit einer Kolbenstange 33 aufweist. Die für die Verschiebearbeit des Kolbens notwendigen hydraulischen oder pneumatischen Zuleitungen sind nicht dargestellt, ebenso wie notwendige Steuergeräte, da diese bekannter bzw. beliebiger Bauart sein können. Für die Abstützung der Zangenschenkel 2 und 3 in Offen- bzw. Vorhubstellung sind Anschlagschrauben A1 und A2 am Zangenkörper 21 vorgesehen, die mit Anschlägen A3 und A4 zusammenwirken, wobei der am festen Zangenschenkel 3 befestigte Anschlag A3 mit der Anschlagschraube A1 und der am beweglichen Zangenschenkel 2 befestigte Anschlag A4 mit der Anschlagschrau­ be A2 korrespondiert.

Der Anschlagzylinder 31 ist über seine Kolbenstange 33 mit ei­ ner Anschlagplatte 34 verbunden, die an der Schmalseite 35 des oberen Zangenschenkels 2 eingelassen ist.

Die in Fig. 4 einzeln dargestellte Anschlagplatte 34 weist eine rechteckige Basisplatte 36 auf, die mit zwei Durchgangsbohrun­ gen 37 und 38 zur Befestigung an der Schmalseite 35 des Zangen­ schenkels 2 versehen ist. Normal zur Basisplatte 36 ist eine Gabellagerung 39 angeordnet, die zwei parallel zueinander beabstandete Gabeln 40 und 41 umfaßt. In jeder Gabel 40 bzw. 41 ist eine Durchgangsbohrung 42 und 43 eingebracht, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, ein Lagerbolzen 44 durchsetzt.

Für eine permanente Verbindung von Kolbenstange 33 und An­ schlagplatte 34 ist gemäß Fig. 3 an dem freien Ende der Kolben­ stange 33 eine mit Innengewinde versehene Sacklochbohrung 45 koaxial eingebracht, in die ein Gelenkkopf 46 mit seinem mit Schraubgewinde versehenen Schaft 47 eingeschraubt wird. Der ro­ tationssymmetrische Gelenkkopf 46 ist in seiner Breite auf den Abstand zwischen den Gabeln 40 und 41 abgestimmt und wird zwi­ schen den Gabeln 40 und 41 durch den eine zentrisch in den Ge­ lenkkopf 46 eingebrachte Durchgangsbohrung 48 durchsetzenden Lagerbolzen 44 drehbar gehalten.

Wie aus Fig. 2 mit den Pfeilen V und S gekennzeichnet, ist der Anschlagzylinder 31 drehbar und verschiebbar gehalten. Diese Halterung ist insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich.

Der Anschlagzylinder 31 ist auf einer Grundplatte 49 mittels Schraubverbindungen 50 befestigt. Die Grundplatte 49 ist an ih­ rer Unterseite mit einer Führungsschiene 52 verbunden, die ei­ nen doppelten T-Profilquerschnitt aufweist. Die Führungsschiene 52 greift in eine Führungsnut 53 eines auf einer Schwenkplatte 54 befestigten Führungswagens 55 ein, so dass der Anschlagzy­ linder 31 gemäß Pfeilrichtung V verschiebbar gehalten ist. Der maximale Verschiebungsweg ist über eine Anschlagschraube 56 be­ grenzt, die parallel zur Verschiebungsrichtung in einen erhaben auf der Schwenkplatte 54 befestigten Winkel 57 einschraubbar ist. Je weiter die Anschlagschraube 56 in den Winkel 57 einge­ schraubt wird, desto größer der maximale Verschiebungsweg.

Die im wesentlichen rechteckige Schwenkplatte 54 ist an ihrem schmal zulaufenden Ende 58 mit einer Buchse 59 versehen. In die Buchse 59 wird eine Bundschraube 60 eingesetzt, deren Bund den Abmaßen der Buchse 59 entspricht und die mit ihrem Gewinde­ schaft in eine entsprechend ausgebildete Bohrung im Zangenkör­ per 21 eingeschraubt wird.

Somit ist eine Schwenkbewegung der Schwenkplatte 54 und damit auch des Anschlagzylinders 31 um die mit 61 bezeichnete Schwenkachse in Pfeilrichtung S möglich.

Wie aus den Fig. 2-4 sowie dem Beschreibungstext ersichtlich ist die Ausgleichsvorrichtung 30 somit über den Lagerbolzen 44 und die Bundschraube 60 gelagert, so dass eine Selbstjustierung der Ausgleichsvorrichtung 30 je nach Lage des Zangenschenkels 2 erfolgen kann. Durch Verschwenken oder Verschieben der Aus­ gleichsvorrichtung 30 gemäß den Pfeilen S und V wird die Kol­ benstange 33 des Anschlagzylinders 31 auch bei Schräglage der Scherenschweißzange 1 nur axial belastet, so dass die Führungen der Kolbenstange 33 kaum Belastungen unterliegt.

Im folgenden werden die Stellungen der Scherenschweißzange 1 im Zusammenwirken mit der Ausgleichsvorrichtung 30 beschrieben:
In der Offenstellung der Scherenschweißzange 1 ist der Kolben 23 des Schweißzylinders 11 vollständig eingefahren, die An­ schlagschrauben A1 und A2 liegen an ihren korrespondierenden Anschlägen A3 und A4 an. Die Schweißkappen 17 und 18 sind maxi­ mal voneinander beabstandet. Der Anschlagzylinder 31 ist drucklos.

Beim Übergang von der Offenstellung in die Vorhubstellung wer­ den der Schweißzylinder 11 und der Anschlagzylinder 31 gleich­ zeitig angesteuert, wobei der Kolben 23 des Schweißzylinder 11 eine etwa mittlere Position einnimmt und somit die Kolbenstange 24 etwa halb ausgefahren ist. Der druckbeaufschlagte Anschlag­ zylinder 31 drückt mit seiner ausgefahrenen Kolbenstange 33 den Zangenkörper 21 mit seiner Anschlagschraube A1 gegen den An­ schlag A3 des festen Zangenschenkels 3. Die Verschiebung des Anschlagzylinders 31 ist eingefahren, so dass eine Abstützung des beweglichen Zangenschenkels 2 erfolgt.

Durch die ständige Verbindung zwischen dem freien Ende der Kol­ benstange 33 und der Anschlagplatte 34 kann das freie Ende der Kolbenstange 33 bei der Bewegung der Scherenschweißzange 1 von Offen- in Vorhubstellung nicht mehr an der Anschlagplatte 34 reiben, so dass verschleißarm gearbeitet werden kann.

In der Schweißstellung der Scherenschweißzange 1 ist der An­ schlagzylinder 30 nach wie vor druckbeaufschlagt, kann aber durch seine verschiebbare und schwenkbare Lagerung den benötig­ ten Weg ausgleichen, um eine schwimmende Schweißlage zu errei­ chen. Die Anschläge A3 und A4 sind in Schweißstellung frei.

Claims (9)

1. Ausgleichsvorrichtung für eine Roboterschweißzange, die zwei in einem gemeinsamen Drehpunkt gelagerte und scherenartig um eine den Drehpunkt durchsetzende Drehachse bewegbare Zangen­ schenkel umfaßt, an deren freien Enden jeweils ein Zangenarm mit Schweißelektrode befestigbar ist und die mittels eines die den Schweißelektroden gegenüberliegenden Enden verbin­ denden Schweißzylinders in eine Offen- und in eine Schweiß­ stellung bringbar sind, wobei ein Anschlagzylinder die bei­ den Zangenschenkel in einer Vorhubstellung hält, indem die Kolbenstange des Anschlagzylinders ausgefahren ist und mit ihrem freien Ende gegen eine quer zur Kolbenstange angeord­ nete, an einem der Zangenschenkel befestigten Anschlagplatte drückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagzylinder (31) bezüglich einer normal zur Ausfahrrichtung der Kolbenstange (33) und etwa parallel zur Drehachse (5) der Zangenschenkel (2, 3) liegenden Achse (61) schwenkbar und bezüglich zur Ausfahrrichtung der Kolbenstan­ ge (33) verschiebbar gelagert ist, wobei das freie Ende der Kolbenstange (33) gelenkig mit der Anschlagplatte (34) ver­ bunden ist.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagzylinder (31) auf einer Grundplatte (49) befestigt ist, die an ihrer planen Unterseite eine Füh­ rungsschiene (52) aufweist, die in eine in einem Führungswa­ gen (55) eingelassene Führungsnut (53) eingreift.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungswagen (55) auf einer Schwenkplatte (54) fi­ xiert ist.

4. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine im wesentlichen rechteckige Grundform aufwei­ sende Schwenkplatte (54) einen Anschlagwinkel (57) aufweist, der den Verschiebeweg des Anschlagzylinders (31) begrenzt.

5. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlagschraube (56) zwischen dem Anschlagwinkel (57) und dem Anschlagzylinder (31) etwa parallel zur Aus­ fahrrichtung der Kolbenstange (33) geschalten ist.

6. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Schwenkplatte (54) mit einer Bund­ schraube (60) erfolgt, die eine parallel zur Drehachse (5) der Zangenschenkel (2, 3) angeordnete Aufnahme (59) in der Schwenkplatte (54) durchsetzt.

7. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (33) an ihrem freien Ende einen Ge­ lenkkopf (46) aufweist, der mit der Anschlagplatte (34) ge­ lenkig verbunden ist.

6. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit der Anschlagplatte (34) durch eine Gabellagerung (39) erfolgt, die zwei Gabeln (40, 41) umfaßt, die jeweils eine Aufnahme (42, 43) für einen Lagerbolzen (44) aufweisen.

9. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkkopf (46) zwischen die Gabeln (40, 41) der Gabellagerung (34) eingreift und mit dem die Aufnahmen (42, 43) und den Gelenkkopf (46) parallel zur Drehachse (5) der Zangenschenkel (2, 3) durchsetzenden Lagerbolzen (44) dreh­ bar an der Anschlagplatte (34) verbunden ist.