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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Hauptträgers mit
mindestens einem angehefteten Anbauteil durch Schweißen, indem
der Hauptträger
mit dem angehefteten Anbauteil auf einer Aufnahme ortsfest platziert
wird und das Anbauteil an den Hauptträger angeschweißt wird.
Oft werden mehrere Anbauteile mit einem Hauptträger durch Schweißen verbunden.
Hauptträger
und Anbauteile unterscheiden sich nicht prinzipiell. Hauptträger und Anbauteil
können
also auch zwei identische Teile darstellen. In der Regel ist der
Hauptträger
das größte Anbauteil
und damit größer als
die übrigen
Anbauteile. Auch wenn nachfolgend Maßnahmen an einem Anbauteil
beschrieben werden, bezieht sich das immer auf ein oder mehrere
Anbauteile.
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STAND DER TECHNIK
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Beim
Schweißen
werden in der Regel ein Hauptträger
und mehrere Anbauteile miteinander verbunden. Hauptträger und
Anbauteile sind vorher separat bearbeitet (erstellt) worden. Bei
der Bearbeitung des Hauptträgers
und/oder der Anbauteile werden auch Markierungen angebracht, und
zwar an den Stellen, an denen später
die Anbauteile angeschweißt
werden sollen. Bei der Vorbereitung für das Heften mit nachfolgendem
Schweißen
wird der Hauptträger,
also das größte Werkstück, aufgebockt und
damit ortsfest aufgelagert. Es erfolgt ein manuelles Anheften der
Anbauteile an den vorher an dem Hauptträger und/oder an den Anbauteilen
angebrachten Markierungen. Es ist auch bekannt, entsprechend den
Vorgaben der Zeichnung den Anheftort am Hauptträger manuell auszumessen und das
Anheften manuell durchzuführen.
Für den
sich dann anschließenden
Schweißvorgang
bleibt der Hauptträger
ortsfest aufgelagert oder er wird an einem weiteren Ort erneut aufgebockt.
Die Schweißnähte zur
Verbindung der Anbauteile mit dem Hauptträger werden wiederum manuell,
also von Hand, angebracht, so dass die Genauigkeit der Schweißnähte von
der Sorgfalt und der Erfahrung des Schweißers abhängig sind. Solche Schweißarbeiten
sind sehr Iohnintensiv. Es besteht die Gefahr, dass durch örtlich falsches
Anheften auch die Schweißnaht
dann an der falschen Stelle angebracht wird, so dass sich Fehler
fortpflanzen, da sie von dem manuell arbeitenden Schweißer nicht
erkannt werden.
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Es
ist weiterhin bekannt, ausgehend von einem Werkstück aus einem
Hauptträger
mit mindestens einem angehefteten Anbauteil einen Schweißapparat
einzusetzen. Der Schweißapparat
weist einen Schweißkopf
auf und besitzt einen Antrieb, mit dem er sich relativ zum Werkstück bewegt.
Der Apparat wird manuell an das Werkstück an der Stelle angesetzt,
an der die Schweißnaht
gezogen werden soll. Die Vortriebsgeschwindigkeit des Antriebs,
die Art, Form und Dicke der Schweißnaht werden am Schweißapparat
eingestellt. Während
der Anbringung der Schweißnaht
führt sich
der Schweißapparat an
dem Werkstück.
Dieser bekannte Schweißapparat wird
insbesondere bei der Erstellung langer gerader Schweißnähte eingesetzt.
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Aus
der
DE 34 43 340 A1 ist
ein Verfahren zum Bearbeitung von Werkstücken bekannt, bei dem dreidimensionale
Werkstückkonturen
und -geometrien programmiert werden. Dabei wird die Werkstückoberfläche mit
einem Sensor abgetastet und die erforderlichen Abstandsmessungen
durchgeführt.
Auf dem Werkstück
sind Markierungen angeordnet, die genau positioniert sind, so dass
mit der Programmierung ein Roboter so geregelt werden kann, dass
dieser stets der Markierung folgt. Durch Austausch des Sensors gegen
ein Bearbeltungswerkzeug kann dann über entsprechende Steuerung
durch den Computer die Bearbeitung des Werkstücks erfolgen.
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Aus
der
US 2001/0010734
A1 ist es bekannt, durch mehrfaches Scannen eines Werkstücks ein räumliches
Ist-Modell mit Ist-Dimensionen anzufertigen. Das Scannen kann auch
auf einen Teilbereich des Werkstücks
beschränkt
sein. Als Sensoren kommen unterschiedliche Einrichtungen in Frage,
u. a. eine Kamera. Maßgebend
für die
Genauigkeit des zu erstellenden Ist-Modells sind so genannte Zielpunkte (targets),
die ausgewählt
und festgelegt werden müssen.
Als Zielpunkte kommen Besonderheiten des Werkstücks in Frage, beispielsweise
Bohrungen, Ecken, Vorsprünge
oder dergleichen. Abweichungen des Ist-Modells von der Vorgabe nach
einer Zeichnung (Soll-Modell) sind ohne Belang, da anhand des erstellten
Ist- Modells gearbeitet
wird. Entsprechend dem erstellten Ist-Modell erfolgt die Werkstückbearbeitung,
beispielsweise durch Schweißen.
Ob und wie bei der durchgeführten
Schweißung
auch die beabsichtigte Position der Schweißnaht tatsächlich erreicht wird, bleibt
offen. Ebenso sind unterschiedliche Schweißnähte, beispielsweise nach Art
und Dicke, auf diese Weise nicht erzielbar.
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Aus
der
EP 1 188 510 A2 ist
eine Schweißstation
bekannt, die ein auf Schienen verfahrbares Portal aufweist. Das
Portal trägt
eine Kamera und einen Schweißkopf,
so dass es einerseits möglich
ist, ein Bild (Foto) der zu erstellenden Schweißstruktur anzufertigen und
diesem Foto manuell Schweißpunkte
sowie weitere Informationen über
die Art der Schweißung
zuzuordnen. Mit dieser Information wird insgesamt ein Schweißroboter
gesteuert, der die Schweißarbeit
durchführt. Über das
Anheften der zu verschweißenden
Teile wird nichts ausgesagt. Auch ein räumliches Ist-Modell des Werkstücks wird
nicht erstellt. Außerdem
findet keine Markierung der Position der Schweißnaht auf dem Werkstück statt.
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Aus
der
US 6,314,631 B1 ist
eine Einrichtung zum Handhaben, Montieren und Bearbeiten verschiedener
Werkstücke
oder Teile eines Werkstücks bekannt.
Um die Werkstücke
mit einer Kamera zu identifizieren, werden Zielpunkte (targets)
festgelegt, wobei vorausgesetzt wird, dass das Vorhandensein der
Zielpunkte und das Erkennen derselben zwangsläufig auch maßgebend
für das
betreffende Werkstück
ist. Als Zielpunkte können
wiederum Bohrungen, Vorsprünge
oder dergleichen an dem Werkstück ausgewählt werden.
Eine andere Möglichkeit
besteht darin, solche Zielpunkte lagegenau auf der Werkstückoberfläche aufzubringen,
insbesondere so, dass sie später
durch ein anderes Werkstück
verdeckt werden und damit ästhetisch
nicht stören.
Die Benutzung solcher Zielpunkte wird insbesondere beim Zusammensetzen
von Teilen angewendet, wobei die Zielpunkte auch durch eine lagegenaue Ätzung der
Teile erzeugt werden können.
Dabei wird vorausgesetzt, dass ordnungsgemäß erkannte Zielpunkte gleichbedeutend
mit dem Erkennen eines ordnungsgemäßen fehlerfreien Werkstücks ist.
Aus diesem Grunde wird auch kein Ist-Modell von dem Werkstück erstellt.
Eine Verwendung solcher lagegenau aufgebrachter Zielpunkte ist beim
Verbinden eines mit entsprechenden Toleranzen hergestellten Hauptträgers und
eines mit weiterhin entsprechenden Toleranzen angehefteten Anbauteils
nicht brauchbar.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit dem ein Hauptträger und
mindestens ein Anbauteil, die bereits durch Heften relativ zueinander
festgelegt sind, durch Schweißen
miteinander verbunden werden können.
Die Schweißarbeiten
sollen weniger Iohnintensiv und mit höherer Genauigkeit durchführbar sein.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1 gelöst.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Hauptträger mit dem angehefteten Anbauteil
zunächst
ortsfest zu platzieren, wie dies auch im Stand der Technik bekannt
ist. Dies bezieht sich zumindest auf die Zeit, in der eine einzige
Schweißnaht
angebracht wird. Für
andere Schweißnähte mag
es sinnvoll sein, das Werkstück
aus Hauptträger
und Anbauteil zu wenden und dann wiederum ortsfest zu platzieren.
In diesem ortsfesten Zustand wird das Werkstück mittels mindestens einem
Sensor und einem Computer mit zugehöriger Software vermessen, wobei
ein rechnerisches räumliches
Ist-Modell mit Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils in
dem Computer entsteht. Dies kann sich auf ein Gesamt-Ist-Modell oder ein Detail-Ist-Modell
beziehen. Nach oder während
des Anheftens des Anbauteils am Hauptträger wird die beabsichtige Position
der Schweißnaht
als Markierung mehr oder weniger genau angebracht, beispielsweise
durch eine entsprechende Farbmarkierung. Das Schweißen wird
maschinell durchgeführt,
indem ein Schweißkopf
durch den Computer unter Verwendung von Information betreffend die
Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht entsprechend der zu erbringenden
Schweißnaht
gesteuert über
das Werkstück, also
den Hauptträger
und das Anbauteil, geführt
wird. Die Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden
Schweißnaht
entsprechend der zu erbringenden Schweißnaht kann dabei auf unterschiedlichen
Wegen bereitgestellt und verarbeitet werden. Auch die Art und insbesondere
die Größe und das
Gewicht des Hauptträgers
und des Anbauteils sind Bestandteil der Information und wirken sich auf
die betreffende zu erstellende Schweißnaht aus. Unter Einsatz eines
oder mehrerer Sensoren und des Computers mit der zugehörigen Software
werden die zu erzeugenden Schweißnähte im Raum lokalisiert, also
zumindest der Art, Dicke und Lage nach festgelegt. Mit den dabei
entstehenden oder erzeugten Signalen wird dann der Schweißkopf einer
Schweißstation
gezielt gesteuert und relativ zum Werkstück bewegt, wobei die betreffende
Schweißnaht
entsteht. Der Schweißkopf
wird durch den Computer und mittels eines Antriebs auf die lokalisierte
Schweißnaht positioniert
und während
des Schweißvorgangs
entlang der lokalisierten Schweißnaht geführt. Die Lokalisierung und
die Ausführung
der Schweißnaht
kann Schweißnaht
für Schweißnaht erfolgen.
Andererseits ist es auch möglich,
zunächst
sämtliche
Schweißnähte zu lokalisieren
und dann eine Schweißnaht nach
der anderen auszuführen.
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Dabei
wird bereits nach oder sogar während des
Anheftens des Anbauteils an den Hauptträger die beabsichtigte Position
sowie die Art und Dicke der Schweißnaht markiert. Dies kann durch
Aufbringung farbiger Striche auf das Werkstück geschehen, die zumindest
den Anfang und das Ende der betreffenden Schweißnaht anzeigen. Die Striche
können
sich auch über
die jeweilige gesamte Länge
der vorgesehenen Schweißnaht
erstrecken. Den verschiedenen Farben der Striche ist dabei die Information
betreffend die Art, Dicke usw. der betreffenden Schweißnaht zugeordnet.
Bei dem Einsatz einer solchen Markierung wird mit mindestens einer
Kamera ein räumliches
Ist-Modell mit Ist-Dimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers und
des Anbauteils erstellt. Der Schweißkopf wird von dem Computer
entsprechend der Markierung und dem räumlichen Ist-Modell gesteuert über das
Werkstück
geführt.
Das Ist-Detail-Modell kann zur Überprüfung der
Lage der Schweißnaht
benutzt werden.
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Als
Sensor kann ein oder mehrere Entfernungssensoren und/oder ein oder
mehrere Kameras eingesetzt werden. Mit den Entfernungssensoren werden
Entfernungen gemessen, z. B. zwischen einem Bezugskoordinatensystem
und einzelnen Punkten auf dem Werkstück. Aus den Koordinaten der Punkte
entsteht im Computer ein räumliches
Ist-Modell mit Ist-Dimensionen
des Hauptträgers
und des Anbauteils. Unter Verwendung der Koordinaten der Punkte
wird die Lokalisierung durchgeführt
und über den
Computer der Schweißkopf
eingestellt, in Position relativ zu dem Werkstück gebracht und der Antrieb
des Schweißkopfes
angesteuert. Das räumliche Ist-Modell
kann auch mit einer oder mehreren Kameras erzeugt werden. Dabei
werden vorzugsweise mehrere Aufnahmen erstellt und im Computer verarbeitet
bis ein räumliches
Ist-Modell hinreichender Genauigkeit entsteht.
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Der
Sensor kann bei der Erstellung des räumlichen Ist-Modells mit den
Ist-Dimensionen des Hauptträgers
und des Anbauteils ortsfest angeordnet sein. In diesem Fall empfiehlt
es sich, die Anzahl der Entfernungssensoren und/oder der Kameras
zu erhöhen,
um gleichzeitig mehrere Messungen durchführen zu können und so die Erstellungszeit
für das räumliche
Ist-Modell klein
zu halten. Es ist aber auch möglich,
den Sensor bei der Erstellung des räumlichen Ist-Modells mit den
Ist-Dimensionen des Hauptträgers
und des Anbauteils relativ zu dem Hauptträger und dem Anbauteil zu bewegen.
Dabei ist die Anzahl der Sensoren vorteilhaft klein und es ergibt
sich eine hohe Genauigkeit des räumlichen
Ist-Modells.
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Das
räumliche
Ist-Modell mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils wird
mit entsprechender Software in dem Computer gespeichert. Die Anzeige
eines Bildes ist nicht erforderlich. Allerdings wird dem räumlichen
Ist-Modell die erforderliche Information betreffend die Art, Dicke
und Lage der betreffenden zu erbringenden Schweißnaht zugeordnet. Dies kann
auf verschiedenem Wege geschehen.
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Eine
erste, sehr einfache Möglichkeit
besteht darin, anhand der Vermessung des Hauptträgers und des angehefteten Anbauteils
festzustellen, an welchen Stellen sich Hauptträger und Anbauteil berühren oder
einander unter Spaltbildung nahe kommen. An allen ermittelten Stellen
werden dann Schweißnähte erzeugt.
Es kann sich um die automatische Anbringung eines einzigen Schweißnahttyps
handeln. Es ist aber auch möglich,
einen Typenkatalog einzusetzen, um die Art und Dicke der einzelnen
Schweißnaht
nach irgendwelchen Kriterien oder Erfordernissen festzusetzen und
durchzuführen.
Unabhängig davon
besteht die Möglichkeit
des jederzeitigen Eingriffs in den Ablauf des Schweißens durch
eine Bedienungsperson. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Bedienungsperson
nach dem Vermessvorgang insbesondere nach der Art und Dicke der
Schweißnaht
zu befragen, wobei einzelne Schweißnähte auch unterdrückt werden
können.
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Alternativ
kann ein Soll-Modell mit Soll-Dimensionen des Hauptträgers und
des Anbauteils und Information betreffend die Art, Dicke und Lage
der betreffenden Schweißnaht
in den Computer eingebracht, also eingegeben, eingelesen oder sonstwie
in diesen übertragen,
werden. Das Soll-Modell mit den Soll-Dimensionen des Hauptträgers und
des Anbauteils sowie die Information betreffend die Art, Dicke und
Lage der betreffenden Schweißnaht
wird in der Regel von der Konstruktionsabteilung erstellt und auf elektronischem
Wege in den Computer der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens übertragen. Dies
geschieht alles unter Zuordnung der jeweiligen Schweißnaht zu
der jeweiligen Schweißstelle.
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Es
besteht die Möglichkeit,
dass das Ist-Modell mit dem Soll-Modell im Computer verglichen wird.
Die im Soll-Modell enthaltene Information betreffend die Art, Dicke
und Lage der betreffenden Schweißnaht wird auf das Ist-Modell übertragen
und der Schweißkopf
damit, also mit dem Ist-Modell und den übertragenen Informationen,
gesteuert. Das Ergebnis des Vergleichs der Dimensionen des Soll-Modells
und des Ist-Modells kann für
eine Qualitätsüberwachung
des maschinellen Schweißens
bzw. der gesamten Herstellung des Werkstücks, beispielsweise mit Anzeige
und Ausgabe, genutzt werden.
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Andererseits
besteht die Möglichkeit,
dass das Einbringen der Information betreffend die Art, Dicke und
Lage der betreffenden Schweißnaht
in den Computer durch Einlesen oder Eingeben eines Typenkataloges
erfolgt. Der Typenkatalog enthält
eine Zuordnung von insbesondere der Art und Dicke nach festgelegter
Schweißnähte zu Typen
von Anbauteilen, insbesondere unter Berücksichtigung der Größe und des
Gewichts der Anbauteile. Es gibt der Art nach festliegende Typen
von Scheißnähten für bestimmte
Anbauteile, wie beispielsweise Kopfplatten, Rippenplatten, Querträger, Winkelstücke oder
dergleichen. Der oder die Schweißköpfe werden von dem Computer
entsprechend dem räumlichen Ist-Modell
unter Zuordnung von Schweißnahttypen gesteuert über das
Werkstück
geführt,
wobei der Schweißvorgang
stattfindet.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Einbringung und Zuordnung von Information betreffend die Art,
Dicke und Lage der betreffenden zu erbringenden Schweißnaht kann
dadurch erfolgen, dass nach oder während des Anheftens des Anbauteils
an den Hauptträger
räumliche
Kennzeichnungselemente, die die beabsichtigte Position und/oder
die Art und Dicke der Schweißnaht
erkennbar machen, auf den Hauptträger und/oder das Anbauteil
aufgebracht werden. Solche räumlichen
Kennzeichnungselemente können
insbesondere aus magnetischen Körpern bestehen,
von denen in Zuordnung zu dem betreffenden Schweißnahttyp
verschiedene Größen und
Arten, z. B. mit rundem oder dreieckigem Umfang, vorgesehen sind.
Beim Messen können
Entfernungssensoren und/oder Kameras eingesetzt werden. Das räumliche
Ist-Modell mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils sowie
der Lage und Bedeutung der Kennzeichnungselemente werden im Computer
erstellt. Der Schweißkopf
wird von dem Computer entsprechend der Kennzeichnungselemente und
dem räumlichen
Ist-Modell gesteuert über das
Werkstück
geführt.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematisierte perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform
der Vorrichtung,
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2 eine
Ansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,
und
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3 eine
Ansicht eines weiteren Teils der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die 1 zeigt
die für
die Erfindung wesentlichen Elemente einer ersten Ausführungsform
der Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist eine
Aufnahme 2, beispielsweise in Form zweier Böcke, auf,
mit deren Hilfe es möglich
ist, zumindest einen Hauptträger 3 ortsfest
aufzulagern. Der Hauptträger 3 kann
aus einem Doppel-T-Träger,
einem U-Eisen, einem Rohr, einem Blech, einem Winkel oder einem
sonstigen Profil aus Stahl bestehen. An den Hauptträger ist mindestens
ein Anbauteil 4 angeheftet. Auch das Anbauteil kann aus
einem oder mehreren der genannten Elemente bestehen. Im vorliegenden
Fall sind als Anbauteile 4 zwei Kopfplatten und eine Zwischenplatte
dargestellt. Die Aufnahme 2 dient damit indirekt auch der
Auflagerung der Anbauteile 4.
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Es
ist ein Portal 5 vorgesehen, welches auf Rädern 6 relativ
zu dem ortsfest aufgelagerten Hauptträger 3 mit den angehefteten
Anbauteilen 4 gesteuert verfahrbar ist. Dies kann beispielsweise durch
als Zahnräder
ausgebildete Räder 6 geschehen,
die auf Zahnschienen verfahrbar sind. Zu diesem Zweck ist das Portal 5 mit
einem Antrieb 7 versehen. Es ist mindestens ein Computer 8 vorgesehen,
der über
eine elektrische Leitung 9 mit dem Antrieb 7 verbunden
ist. Der Computer 8 erfüllt
auch die Funktion einer Steuereinrichtung, so dass von ihm über die
Leitung 9 die Bewegungen des Portals 5 relativ
zum Hauptträger 3 steuerbar
sind.
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Das
Portal 5 trägt
eine Mehrzahl von Sensoren 10, die als Entfernungssensoren
oder als Digitalkameras ausgebildet sein können. Das Portal 5 kann weiterhin
einen Roboterarm 11 tragen, der gegenüber dem Portal 5 beweglich
angeordnet ist. Der Roboterarm 11 kann auch einen oder
mehrere Sensoren 10 tragen. Die Sensoren 10 und
der Roboterarm 11 sind mit dem Computer 9 über eine
elektrische Leitung 12 verbunden, über die die Signale, Messergebnisse
und Antriebssignale für
den Roboterarm 11 übertragen
werden. Der Computer 8 verfügt über Software, die es ermöglicht,
mit Hilfe der Signale der Sensoren 10 ein Ist-Modell mit
Ist-Dimensionen des auf diese Weise gemessenen Werkstücks, also
des Hauptträgers 3 mit
den Anbauteilen 4 im Computer 8 zu erstellen.
Der Computer 8 weist in der Regel auch eine nicht dargestellte
Eingabestation auf. Er verfügt weiterhin über den
Anschluss von nicht dargestellten Verbindungsleitungen, über die
Informationen von angeschlossenen Einheiten übertragen werden können.
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Es
ist ein zweites Portal 13 vorgesehen, welches auf Rädern 14 ebenfalls
relativ zum Hauptträger 3 mit
den angehefteten Anbauteilen 4 gesteuert verfahrbar ist.
Auch hier ist ein Antrieb 15 vorgesehen, der über eine
elektrische Leitung 16 von dem Computer 8 ansteuerbar
ist. Auch auf dem Portal 13 ist ein Roboterarm 17 angeordnet,
der relativ zu dem Portal 13 in Richtung der Doppelpfeile 18 bewegbar
ist. Die Bewegung wird über
eine elektrische Leitung 19 angesteuert. Der Roboterarm 17 trägt vorzugsweise
an seinem freien Ende einen Schweißkopf 20, so dass das
Portal 13 mit den beschriebenen Elementen eine Schweißstation 21 bildet. Über die
Leitung 19 wird auch der Schweißkopf 20 angesteuert,
d. h. dem Schweißkopf 20 die
Information erteilt, welche Art von Schweißnaht er an welcher Stelle
auszuführen hat.
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Es
versteht sich, dass die Anordnung der Sensoren 10 auf dem
Portal 5 und des Schweißkopfes 20 auf dem
Portal 13 nur beispielhaft zu verstehen ist. Die beschriebenen
Elemente können
auch nur an einem Portal vorgesehen sein oder auch an mehreren Portalen
wechselseitig verteilt angeordnet sein. Das oder die Portale 5, 13 können auch
als Hängekonstruktion
verwirklicht werden. Ein oder mehrere Sensoren 10 und der
Schweißkopf 20 können auch
an demselben Roboterarm 11 oder 17 befestigt sein.
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Mit
der dargestellten und beschriebenen Vorrichtung 1 ist es
beispielhaft möglich,
das Verfahren zum Verbinden eines Hauptträgers mit mindestens einem angehefteten
Anbauteil durch Schweißen durchzuführen. Es
ergeben sich verschiedene Verfahrensmöglichkeiten:
In allen
Fällen
wird der Hauptträger
mit den angehefteten Anbauteilen aufgebockt, also ortsfest gelagert. Die
Sensoren können
entlang des Werkstückes
bewegt werden. Dabei werden die von den Sensoren erzeugten Signale
in den Computer übertragen.
Im Computer wird mit Hilfe entsprechender Software ein Ist-Modell
mit Ist-Dimensionen des Werkstückes, also
des Hauptträgers
und der Anbauteile, erstellt. Im Computer ist oder wird ein Typenkatalog
hinterlegt. Der Typenkatalog enthält die verschiedenen Arten und
Dicken der regelmäßig an solchen
Werkstücken zu
erzeugenden Schweißnähte, auch
unter Berücksichtigung
der Materialdicke und des Gewichtes sowie der Beanspruchung des
betreffenden Hauptträgers
und der Anbauteile. Je nach dem Typ des über das räumliche Ist-Modell erkannten
Hauptträgers
und der Anbauteile ordnet der Computer eine bestimmte Schweißnaht einer
bestimmten Schweißstelle,
an der ein Anbauteil mit dem Hauptträger zu verbinden ist, zu. Unter
Berücksichtigung
dieser Zuordnung steuert der Computer den Schweißkopf, der nicht nur maschinell
relativ zum Werkstück
bewegt wird, sondern auch die betreffende Schweißnaht maschinell erstellt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel des
Verfahrens wird die vorgesehene Lage der Schweißnähte während oder nach dem manuellen Anheften
der Anbauteile 4 an den Hauptträger 3 z. B. durch
einen farbigen Strich entlang der Schweißnahtstelle markiert. Für die unterschiedlichen
Typen von Schweißnähten entsprechend
der Art, Dicke usw. werden unterschiedlich farbige Striche eingesetzt. Als
Sensor wird hier eine oder mehrere Digitalkameras eingesetzt, die
die Lage und die Farbe der Striche erkennen und aus den Signalen
der Digitalkameras ein dreidimensionales Detail-Ist-Modell von der
Umgebung des jeweiligen farbigen Striches auf dem Werkstück erstellen.
Dies geschieht im Computer. Die dabei gewonnenen Daten dienen dann
zur Ansteuerung des Schweißkopfes,
der maschinell über das
Werkstück
bewegt wird und die betreffende Schweißnaht, eine nach der anderen,
ausführt.
Die Erstellung der dreidimensionalen Detail-Ist-Modelle an den jeweiligen
Schweißstellen
kann mit hoher Genauigkeit dann erzeugt werden, wenn mit der oder den
Digitalkameras verschiedene Bilder aus verschiedenen Stellungen
gemacht werden. Über
eine entsprechende Bildverarbeitung im Computer entsteht dann sehr
schnell ein sehr genaues Detail-Modell. Die Erstellung eines gesamten
Ist-Modells für den
gesamten Hauptträger
und die Anbauteile ist zwar hier auch möglich, aber nicht unbedingt
erforderlich.
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Gemäß einer
dritten Möglichkeit
der Durchführung
des Verfahrens werden die Sensoren so eingesetzt, dass mit den von
ihnen abgegebenen Signalen oder Bildern ein räumliches Ist-Modell mit den Ist-Dimensionen
des Hauptträgers
und der Anbauteile im Computer entsteht. Es versteht sich, dass
auch hier während
der Erstellung des Ist-Modells der Hauptträger mit den angehefteten Anbauteilen
ortsfest platziert bleibt. Dies gilt dann auch für den später stattfindenden Schweißvorgang.
Zusätzlich
zu der Erstellung eines Ist-Modells wird ein Soll-Modell mit Soll-Dimensionen
des zu erstellenden Werkstückes z.
B. aus der Konstruktionsabteilung, wo es erstellt worden ist, in
den Computer eingelesen oder sonstwie übertragen. Dieses Soll-Modell
enthält
auch Information über
die Art, Dicke usw. der Schweißnähte an den
verschiedenen Schweißstellen
bzw. in Zuordnung zu den verschiedenen Arten von Hauptträger und
Anbauteilen. Im Computer wird dann unter Differenzbildung ein Vergleich
des Ist-Modells mit dem Soll-Modell durchgeführt. Die dabei festgestellten Abweichungen
oder Differenzen können
für eine Qualitätssicherung
und einen Qualitätsnachweis
genutzt werden. Die im Soll-Modell enthaltene Information über die
Lage, Art, Dicke usw. der einzelnen Schweißnähte wird auf das Ist-Modell übertragen. Anhand
des Ist-Modells und der übertragenen
Information wird dann der Schweißkopf der Schweißstation
angesteuert. Auch hier wird der Schweißkopf wiederum maschinell zu
den betreffenden Schweißstellen
bewegt und die jeweilige Schweißnaht
ausgeführt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des Verfahrens werden bei oder nach dem Anheften der Anbauteile
an den Hauptträger
räumliche
Kennzeichnungselemente angebracht. Es werden also beispielsweise
magnetische Körper,
die in verschiedenen Größen und
Arten vorgesehen sind, an der Stelle auf den Hauptträger und/oder
die Anbauteile aufgesetzt, an denen die betreffende Schweißnaht vorgesehen
ist. Die räumlichen
Kennzeichnungselemente müssen
nur von der betreffenden Kamera oder den Entfernungssensoren unterscheidend
erkennbar sein. Dies kann durch unterschiedliche Größengestaltung,
beispielsweise unterschiedliche Umfangsgestaltung der Kennzeichnungselemente
geschehen. Auch können
Kennzeichnungselemente für
den Anfang und das Ende einer Schweißnaht unterschiedlich ausgebildet
sein. Schließlich
ist es auch möglich,
dass räumlich
gleich aussehende Kennzeichnungselemente zusätzlich mit z. B. farbiger Information
versehen sind, die wiederum eine zugeordnete Differenzierung erlaubt.
Jedes räumliche
Kennzeichnungselement steht damit für eine bestimmte, insbesondere
der Art und Dicke nach festgelegten Schweißnaht. Unter Verwendung der
Sensoren, die als Entfernungssensoren und/oder als Digitalkameras
eingesetzt werden können,
wird im Computer ein räumliches
Ist-Modell des Hauptträgers,
der Anbauteile und der Kennzeichnungselemente erstellt. Entsprechend
den dabei ermittelten und zusammengestellten Gesamtdaten wird dann
der Schweißkopf über das Werkstück
geführt,
wobei eine Schweißnaht nach
der anderen maschinell geschweißt,
also erstellt wird.
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Anhand
der 2 und 3 wird eine weitere Ausführungsform
der Vorrichtung verdeutlicht. Auch hier ist ein Hauptträger 3 auf
einer Aufnahme 2 aufgelagert. Das angeheftete Anbauteil 4 wird
durch eine Fußplatte
angedeutet. Neben der Aufnahme 2 ist eine nicht dargestellte
Schienenbahn angeordnet, auf der ein Wagen 22 gesteuert
verfahrbar ist. Die Einzelheiten des Antriebs und der Steuerung
sind hier aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Der
Wagen 22 trägt
eine Stütze 23,
die mit Sensoren 10 besetzt ist. An der Stütze 23 ist
eine Querstrebe 24 höhenverstellbar
angeordnet. Auch die Querstrebe 24 trägt Sensoren 10. Die
Sensoren 10 erfüllen auch
hier die Funktion des Messens und des Erstellens eines räumlichen
Ist-Modells mit Ist-Dimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers 3 und des
Anbauteils 4, wie dies bereits anhand der Ausführungsform
der 1 erläutert
worden ist.
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In 3 ist
ein weiterer Wagen 25 dargestellt, der einen Roboterarm 17 trägt, an dessen
freiem Ende der Schweißkopf 20 angeordnet
ist. Der Roboterarm 17 kann auch zusätzlich Sensoren 10 tragen
(nicht dargestellt).
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
sind Modifikationen möglich.
So kann die Bestückung
der Wagen 22 und 25 auch auf einem gemeinsamen
Wagen angeordnet sein. Der Roboterarm 17 kann auch auf
oder neben der Stütze 23 angeordnet
sein. Weiterhin kann natürlich
die Aufnahme 2 auch höhenverstellbar
ausgebildet sein, so dass nacheinander eine Bearbeitung von oben
und von unten möglich
ist. Während
eines einzelnen Mess- oder Schweißvorgangs ist die Aufnahme 2 aber
jeweils fixiert.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Aufnahme
- 3
- Hauptträger
- 4
- Anbauteil
- 5
- Portal
- 6
- Rad
- 7
- Antrieb
- 8
- Computer
- 9
- Leitung
- 10
- Sensor
- 21
- Schweißstation
- 22
- Wagen
- 23
- Stütze
- 24
- Querstrebe
- 25
- Wagen
- 11
- Roboterarm
- 12
- Leitung
- 13
- Portal
- 14
- Rad
- 15
- Antrieb
- 16
- Leitung
- 17
- Roboterarm
- 18
- Doppelpfeil
- 19
- Leitung
- 20
- Schweißkopf