DE102005019688A1

DE102005019688A1 - Industrieschweißanlage

Info

Publication number: DE102005019688A1
Application number: DE102005019688A
Authority: DE
Inventors: Franz Hepp; Tobias Schuler; Thomas Schedding
Original assignee: Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Current assignee: Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-10-26
Also published as: CA2619737A1; WO2006114173A1; MX2007012621A; EP1871591A1; US20090212090A1; CA2619737C

Abstract

Eine Industrieschweißanlage mit einem Werkzeugtisch, der wenigstens eine Werkzeugaufnahme zur Fixierung von zu schweißenden Werkstücken umfasst, ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Werkzeugaufnahme an einem Drehrahmen angeordnet, der um eine zu einer Tischgrundfläche des Werkzeugtisches parallele Drehachse drehbeweglich gelagert ist. DOLLAR A Einsatz für die Schweißung von Kunststoffteilen für die Automobilindustrie.

Description

Die Erfindung betrifft eine Industrieschweißanlage mit einem Werkzeugtisch, der wenigstens eine Werkzeugaufnahme zur Fixierung von zu schweißenden Werkstücken umfasst.

Industrieschweißanlagen, die insbesondere zur Schweißung thermoplastischer Kunststoffteile vorgesehen sind, sind allgemein bekannt. Bekannt sind hierfür insbesondere Heizelementschweißanlagen und Ultraschallschweißanlagen. Derartige Schweißanlagen sind insbesondere für die industrielle Schweißung thermoplastischer Kunststoffteile, insbesondere Kraftstoffbehälter, für die Automobilindustrie geeignet. Bei den bekannten Schweißanlagen ist jeweils ein Werkzeugtisch vorgesehen, der linear- oder drehbeweglich angeordnet ist und wenigstens eine Werkzeugaufnahme umfasst. Die Werkzeugaufnahme dient zur Fixierung der zu schweißenden Kunststoffteile. Das jeweilige Werkzeug ist insbesondere als Spannwerkzeug ausgeführt. Sobald verschiedene Werkstücke auf der Schweißanlage geschweißt werden müssen, muss das jeweilige Spannwerkzeug demontiert und ein entsprechend neues Spannwerkzeug montiert werden. Die nichtbenötigten Spannwerkzeuge werden separat gelagert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Industrieschweißanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die optimierte Arbeitsvorgänge ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Werkzeugaufnahme an einem Drehrahmen angeordnet ist, der um eine zu einer Tischgrundfläche des Werkzeugtisches parallele Drehachse drehbeweglich gelagert ist. Vorzugsweise ist die Tischgrundfläche horizontal ausgerichtet. Die Drehachse ist somit ebenfalls vorzugsweise horizontal verlaufend ausgeführt. Der Werkzeugtisch ist vorzugsweise beweglich angeordnet und weist wenigstens zwei unterschiedliche Werkzeugaufnahmen auf, um die gleichzeitige Fixierung von wenigstens zwei Werkstücken zu ermöglichen. Die bewegliche Anordnung des Werkzeugtisches ermöglicht die wahlweise Zuordnung jeweils eines Werkstückes zu der entsprechenden Schweißstelle der Industrieschweißanlage. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für Heizelementschweißanlagen oder für Reibschweißanlagen, ist in gleicher Weise aber auch für Ultraschallschweißanlagen einsetzbar. Der Werkzeugtisch ist vorzugsweise linearbeweglich und/oder um eine vertikale Hochachse drehbeweglich ausgeführt. Der Drehrahmen kann auf einer Seite mit einer entsprechenden Werkzeugaufnahme und auf seiner gegenüberliegenden Seite mit einem Gegengewicht versehen sein. Alternativ ist es möglich, bei dem Drehrahmen auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Werkzeugaufnahme vorzusehen, so dass der Drehrahmen als Wechsel- oder Wendewerkzeug dienen kann. Die Drehbeweglichkeit des Drehrahmens und damit auch der wenigstens einen Werkzeugaufnahme ermöglicht eine optimierte Zustellung des jeweiligen Werkzeuges zu dem entsprechenden Schweißelement, wobei die Stellung des Drehrahmens vorzugsweise während eines Schweißvorganges verändert werden kann. Hierdurch ist es möglich, auch komplizierte Schweißkonturen durch geeignete Verdrehung des Drehrahmens einerseits und entsprechende Beweglichkeit des Schweißelements andererseits durchzuführen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist dem Drehrahmen eine Antriebseinrichtung zugeordnet, die eine Drehbewegung des Drehrahmens bewirkt. Dadurch ist eine gesteuerte Verdrehung des Drehrahmens ermöglicht. Eine entsprechende Antriebseinrichtung kann insbesondere einen elektromotorischen, einen pneumatischen, einen hydraulischen oder einen entsprechend kombinierten Antrieb umfassen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Steuermittel vorgesehen, die die Antriebseinrichtung ansteuern und/oder den Drehrahmen in definierten Drehstellungen arretieren. Die Steuermittel dienen somit entweder zur Antriebssteuerung oder als Blockiermittel oder auch in Kombination sowohl zur Steuerung der Drehbewegung des Drehrahmens als auch zur Blockierung oder Arretierung des Drehrahmens. In letzterem Fall erfolgt die Arretierung oder Blockierung insbesondere durch geeignete Ausgestaltung der Antriebseinrichtung, indem dieser insbesondere eine Bremseinrichtung zugeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehrahmen in wenigstens zwei um 180° zueinander verdrehte Wendepositionen drehbar, und dem Drehrahmen ist auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Werkzeugaufnahme zugeordnet. In dieser Ausgestaltung hat der Drehrahmen die Funktion eines Wende- oder Wechselwerkzeugs, indem zwei gleiche oder unterschiedliche Werkzeuge auf den gegenüberliegenden Seiten des Drehrahmens angeordnet sind. Je nachdem, welches Werkzeug für die entsprechenden Arbeitsvorgänge benötigt wird, wird dieses Werkzeug in seine obere Funktionsposition verdreht, während das andere Werkzeug hierdurch zwangsläufig in die untenliegende Nichtgebrauchsstellung überführt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Steuermittel eine Steuereinheit, die mit einer zentralen Steuerung der Schweißanlage derart in Verbindung steht, dass eine Verdrehung des Drehrahmens in Abstimmung zu entsprechenden Arbeitsvorgängen der Schweißanlage erfolgt. Hierdurch ist es möglich, die Schweißanlage einschließlich des Werkzeugtisches und des wenigstens einen Drehrahmens vollautomatisch zu steuern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkzeugtisch nach Art eines Drehtellers um eine Hochachse drehbeweglich gelagert. Die Hochachse ist vorzugsweise exakt vertikal ausgerichtet. Eine Drehtellerfunktion für den Werkzeugtisch wird insbesondere für Heizelementschweißanlagen bevorzugt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkzeugtisch horizontal linearbeweglich gelagert. Eine derartige Ausführung ist vorteilhaft einsetzbar für Ultraschallschweißanlagen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
1 zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrieschweißanlage, die als Laserschweißanlage ausgeführt ist,
2 in vergrößerter, schematischer Darstellung einen Werkzeugtisch für eine Laserschweißanlage nach 1 und
3 in schematischer Darstellung einen weiteren Werkzeugtisch für eine Industrieschweißanlage, der linear verfahrbar ausgeführt ist.
Eine Industrieschweißanlage nach 1 stellt eine Heizelementschweißanlage 1 dar, die mit Schweißrobotern 2 versehen sind. Die Schweißroboter 2 dienen zum Schweißen von Werkstücken, vorliegend von thermoplastischen Kunststoffteilen, die an Werkzeugaufnahmen 6, 7 gehalten sind. Die Werkzeugaufnahmen 6, 7 sind einem Werkzeugtisch 3, 4 zugeordnet, der einen Werkzeugträger 4 und ein Tischgestell 3 umfasst. Das Tischgestell 3 ist um eine vertikale Hochachse drehbar gelagert. Der Werkzeugträger 4 wird gemeinsam mit dem Tischgestell 3 verdreht und kann zusätzlich noch horizontal linearbeweglich verfahren werden. Bei der schematischen Darstellung nach 2 ist eine zusätzliche Linearbeweglichkeit des Werkzeugträgers 4 nicht dargestellt. Vielmehr ist bei der schematischen Darstellung nach 2 der Werkzeugträger 4 fest mit dem Tischgestell 3 verbunden. Das Tischgestell 3 ist wie bei 1 um eine vertikale Hochachse 9 in Pfeilrichtung D drehbeweglich gelagert.
An zwei gegenüberliegenden Außenseiten des Werkzeugträgers 4 ist jeweils ein Drehrahmen 5 um eine horizontale und quer zu einer Längsrichtung des Werkzeugträgers 4 ausgerichtete Drehachse drehbeweglich gelagert. Hierzu ist der Werkzeugträger 4 an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten derart ausgespart, dass der Drehrahmen 5 jeweils gabelartig von zwei Trägerfortsätzen flankiert wird, die eine Drehlagerung 8 für den jeweiligen Drehrahmen 5 aufnehmen.
Der jeweilige Drehrahmen 5 ist an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit jeweils einer Werkzeugaufnahme versehen, die jeweils ein Werkzeug 6, 7 für die Halterung der entsprechenden Werkstücke tragen.
Jeder Drehrahmen 5 wird in nicht näher dargestellter Weise durch eine Antriebseinrichtung in Form eines Elektromotors, eines Hydraulikantriebs oder eines Pneumatikantriebs verdreht. Die Antriebseinrichtung wird in nicht näher dargestellter Weise von Steuermitteln angesteuert, die Teil einer zentralen Steuerung der Industrieschweißanlage 1 sind. Dem Tischgestell 3 ist in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise ein Drehtellerantrieb zugeordnet. Zudem ist dem linearbeweglichen Werkzeugträger 4 nach 1 ein zusätzlicher Linearantrieb zugeordnet, der eine Horizontalverfahrbarkeit des Werkzeugträgers 4 ermöglicht. Auch der Drehtellerantrieb und der Linearantrieb für den Werkzeugträger 4 sind durch die zentrale Steuerung angesteuert, um eine vollautomatische Betätigung der Laserschweißanlage 1 zu ermöglichen. Die Laserschweißroboter 2 sind ebenfalls durch die zentrale Steuerung ansteuerbar, um eine entsprechende Zustellung und Schweißfunktion relativ zu dem entsprechenden Werkstück zu ermöglichen. Jeder Drehrahmen 5 kann durch die Steuermittel in jede beliebige Drehposition verdreht und in der jeweils eingestellten Position gehalten werden. In besonders vorteilhafter Weise sind die Steuermittel so ausgebildet, dass jeder Drehrahmen 5 aus einer horizontalen Funktionsstellung gemäß 2 (linker Drehrahmen 5) um 180° gewendet werden kann, so dass das in 2 unten liegende Werkzeug 7 nach oben und das in 2 oben liegende Werkzeug in entsprechender Weise nach unten gedreht sind. Dadurch ist es möglich, in einfacher Weise einen Werkzeugwechsel vorzunehmen, ohne dass das entsprechende Werkzeug 6 oder 7 demontiert oder montiert werden muss. Ergänzend kann auch der Drehteller bzw. das Tischgestell 3 um 180° in einer horizontalen Drehebene verdreht werden, so dass auch der gegenüberliegende Drehrahmen 5 mit seinen entsprechenden Werkzeugen zu der Schweißstelle gedreht werden kann. Der andere Drehrahmen 5 wird durch diese Drehbewegung zwangsläufig von der Schweißstelle entfernt. Es ist somit bei der Ausführungsform nach den 1 und 2 möglich, insgesamt vier unterschiedliche Werkzeuge durch einfache Drehbewegungen des Werkzeugtisches bzw. der Drehrahmen 5 in Schweißposition zu bringen, ohne dass eine Montage oder Demontage von Werkzeugen erforderlich ist.
Bei der Ausführungsform nach 3 sind Werkzeugträger 4a auf einem Tischgestell 3a in Pfeilrichtung L horizontal und linear verfahrbar angeordnet. Jedem Werkzeugträger 4a ist ein Drehrahmen 5a zugeordnet, der relativ zu dem jeweiligen Werkzeugträger 4a um eine horizontale Drehachse drehbeweglich gelagert ist. Jeder Drehrahmen 5a entspricht der Ausführungsform nach 2 und ist sowohl im Bereich seiner Oberseite als auch im Bereich seiner Unterseite mit jeweils einem Werkzeug 6a, 7a versehen. Funktionsgleiche Bauteile bei der Ausführungsform nach 3 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die bei der Ausführungsform nach 2, jedoch unter Hinzufügung des Buchstabens a, versehen. Das Tischgestell 3a kann entweder stationär relativ zu einem Untergrund oder um eine vertikale Hochachse drehbar angeordnet sein. Dies hängt davon ab, wo die eigentlichen Schweißelemente der Industrieschweißanlage angeordnet sind. Falls die Schweißelemente so angeordnet sind, dass durch eine einfache Linearverfahrbarkeit der Werkzeugträger 4a und eine ergänzende Drehbeweglichkeit der Drehrahmen 5a jedes der Werkzeuge 6a, 7a beider Drehrahmen 5a der entsprechenden Schweißstelle und damit den Schweißelementen zugestellt werden kann, ist das Tischgestell 3a vorzugsweise stationär angeordnet und lediglich die Werkzeugträger 4a sind linearbeweglich relativ zu dem Tischgestell 3a angeordnet.
Gemäß nicht dargestellten Ausführungsformen, die vom grundsätzlichen Aufbau her ähnlich oder identisch zu der Ausführungsform nach 1 vorgesehen sind, ist ein Tischgestell 3a gemäß 3 ergänzend noch um eine vertikale Hochachse drehbeweglich gelagert. Auch bei der Ausführungsform nach 3 oder bei den nicht dargestellten Ausführungsformen sind geeignete Antriebs- und Steuermittel vorgesehen, um eine vollautomatische Funktion aller Bewegungen der Industrieschweißanlage zu ermöglichen.
Gemäß nicht dargestellter Ausführungsformen kann auch ein manuelles Verdrehen der Drehrahmen 5 vorgesehen sein. Bei einem derartigen manuellen Verdrehen sind die Drehrahmen 5 vorzugsweise in ihrer Horizontalposition durch mechanische Arretiermittel blockierbar, die vorzugsweise manuell lösbar sind.
Die Ansteuerung durch die Steuermittel und durch die zentrale Steuerung erfolgt durch vorgegebene Steuerparameter. Es ist auch möglich, die Ansteuerung über geschlossene Regelkreise vorzunehmen. Für eine derartige Ausführungsform sind den beweglichen Teilen der Industrieschweißanlage entsprechende Sensoriksysteme zugeordnet, die an die zentrale Steuerung Signale und Informationen über momentane Positionen, Winkelstellungen, Verfahrwege und ähnliches übermitteln. Die zentrale Steuerung weist vorzugsweise Datenspeicher und entsprechende Datenverarbeitungsprogramme auf, um anhand von Soll- und Istwertvergleichen die jeweils gewünschte Ansteuerung der einzelnen Antriebe zu ermöglichen.

Claims

Industrieschweißanlage mit einem Werkzeugtisch, der wenigstens eine Werkzeugaufnahme zur Fixierung von zu schweißenden Werkstücken umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme an einem Drehrahmen (5, 5a) angeordnet ist, der um eine zu einer Tischgrundfläche des Werkzeugtisches (3, 4; 3a, 4a) parallele Drehachse drehbeweglich gelagert ist.
Industrieschweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Drehrahmen (5, 5a) eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die eine Drehbewegung des Drehrahmens (5, 5a) bewirkt.
Industrieschweißanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind, die die Antriebseinrichtung ansteuern und/oder den Drehrahmen (5, 5a) in definierten Drehstellungen arretieren.
Industrieschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrahmen (5, 5a) in wenigstens zwei um 180° zueinander verdrehte Wendepositionen drehbar ist, und dass dem Drehrahmen (5, 5a) auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Werkzeugaufnahme zugeordnet ist.
Industrieschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel eine Steuereinheit umfassen, die mit einer zentralen Steuerung der Schweißanlage derart in Verbindung steht, dass eine Verdrehung des Drehrahmens (5, 5a) in Abstimmung zu entsprechenden Arbeitsvorgängen der Schweißanlage erfolgt.
Industrieschweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugtisch (3, 4; 3a, 4a) nach Art eines Drehtellers um eine Hochachse (9) drehbeweglich gelagert ist.
Industrieschweißanlage nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugtisch (3, 4; 3a, 4a) horizontal linearbeweglich gelagert ist.