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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Spitzenfräser für robotergesteuerte
Schweißpistolenspitzen
und im Spezielleren einen Spitzenfräser und ein Ausrichtwerkzeug
für einen
Schweißpistolenspitzenfräser.
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Robotergesteuerte
Schweißpistolen
werden verwendet, um Metallteile miteinander zu verschweißen, z.
B. um Karosserieteile an einem Fahrzeug miteinander zu verschweißen. Solche
Schweißpistolen können ein
Paar robotergesteuerter Arme mit Schweißpistolenspitzen an jedem Arm
aufweisen, die an gegenüberliegenden
Seiten des zu schweißenden
Materials zusammengebracht werden, bevor der Schweißvorgang
ausgeführt
wird. Diese Schweißpistolenspitzen
(Kupferschweißkappen) müssen regelmäßig zugerichtet
bzw. gefräst
werden. Das Zurichten bzw. Fräsen
beinhaltet, dass das Paar Schweißpistolenspitzen in Kontakt
mit den Schneidklingen in einem Schneidkopf eines Spitzenfräserwerkzeuges
gebracht wird. Der Schneidkopf wird rotiert, was bewirkt, dass die
Klingen die Schweißpistolenspitzen
fräsen
(in etwa einem Spitzen eines Bleistifts in einem Bleistiftspitzer ähnlich).
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Wenn
die Schweißpistolenspitzen
gefräst werden,
ist es wichtig, eine korrekte Ausrichtung der Schweißpistolenspitzen
mit dem Schneidkopf sicherzustellen. Wenn die Spitzen während dieses
Prozesses nicht korrekt mit dem Schneidkopf ausgerichtet sind, kann
dies schlechte Schweißnähte zur
Folge haben. Ein Fachmann, der dann versucht, sicherzustellen, dass
die Ausrichtung korrekt ist, ist auf eine visuelle Orientierung
der Spitzen angewiesen, um sicherzustellen, dass die Spitzen mit
der Mitte des Schneidkopfes ausgerichtet sind. Die Kontur der Klingen
an dem Schneidkopf macht es jedoch für den Fachmann relativ schwierig,
zu erkennen, wann die Spitzen korrekt auf dem Schneidkopf zentriert
sind. Wenn sich nach dem Fräsen
der Spitzen herausstellt, dass die Schweißpistolenspitzen nicht mit
dem Schneidkopf ausgerichtet sind, muss der Fachmann dann die Roboterbewegungsbahn
erneut wieder einlernen und alles noch einmal versuchen, bis sie
korrekt zentriert sind. Dieser Versuch und Irrtum-Prozess kann langsam
und somit kostspielig sein. Es ist daher wünschenswert, über ein
besseres Verfahren zum Fräsen
der Schweißpistolenspitzen
für eine
robotergesteuerte Schweißpistole
zu verfügen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
zieht ein Verfahren zum Fräsen
bzw. Zurichten eines Paares Schweißpistolenspitzen an einer Schweißpistole
in Erwägung,
welche durch einen Roboter gesteuert wird, wobei das Verfahren die
Schritte umfasst, dass: ein Ausrichtwerkzeug in einem Montagekopf
eines Spitzenfräserwerkzeuges
angeordnet wird, wobei das Ausrichtwerkzeug eine zentrale Ausrichtbohrung
umfasst, welche einen Durchmesser aufweist, der in der Größe einem
Durchmesser des Paares Schweißpistolenspitzen
entspricht; eine Roboterbewegungsbahn eingelernt wird, um zu bewirken,
dass das Paar Schweißpistolenspitzen
in die zentrale Ausrichtbohrung hinein gleitet, während das
Ausrichtwerkzeug in dem Montagekopf montiert wird; das Ausrichtwerkzeug
von dem Montagekopf entfernt wird; ein Schneidkopf in den Montagekopf
eingesetzt wird; die eingelernte Roboterbewegungsbahn verwendet
wird, um das Paar Schweißpistolenspitzen
in Kontakt mit dem Schneidkopf zu bringen; und die Schweißpistolenspitzen
mit dem Schneidkopf gefräst
werden.
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Eine
Ausführungsform
zieht eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Paares Schweißpistolenspitzen
an einer Schweißpistole
in Erwägung,
welche durch einen Roboter gesteuert ist. Die Vorrichtung kann ein
Spitzenfräserwerkzeug
umfassen, welches einen Montagekopf mit einer Öffnung dadurch umfasst; und
ein Ausrichtwerkzeug, welches eine Außenfläche in Passeingriff mit der Öffnung und
eine zentrale Ausrichtbohrung, die sich durch das Ausrichtwerkzeug
hindurch erstreckt, aufweist und einen Durchmesser aufweist, der
in der Größe einem Durchmesser
der Schweißpistolenspitzen
entspricht und in dem Montagekopf zentriert ist.
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Ein
Vorteil einer Ausführungsform
besteht darin, dass eine korrekte Ausrichtung von Schweißpistolenspitzen,
während
sie gefräst
werden, sichergestellt ist und somit Schweißprobleme, die von einer nicht
korrekten Ausrichtung während
des Spitzenfräsens
herrühren
können,
vermieden werden. Visuelle Abschätzungen
einer korrekten Spitzenausrichtung mit einem Schneidkopf sind nicht
mehr erforderlich. Die Ausrichtung kann während des anfänglichen
Einrichtens des Roboters und des Spitzenfräserwerkzeuges als auch später erfolgen,
um zu verifizieren, dass die Bahn weiterhin korrekt ist. Die Ausrichtung kann
auch bei ortsfesten Schweißpistolen
mit bewegbaren Spitzenfräserwerkzeugen
angewendet werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Spitzenfräserwerkzeuges
vor dem Einbau eines Schneidkopfes oder eines Ausrichtwerkzeuges
in den Spitzenfräser.
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2 ist
eine perspektivische Darstellung eines Ausrichtwerkzeuges, das mit
dem Spitzenfräserwerkzeug
verwendet wird.
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3 ist
eine weitere perspektivische Darstellung des Ausrichtwerkzeuges
von 2.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Spitzenfräserwerkzeuges
und der Roboteranordnung, wobei das Ausrichtwerkzeug in dem Spitzenfräserwerkzeug
montiert ist.
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5 ist
eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Spitzenfräserwerkzeuges,
wobei das Ausrichtwerkzeug in dem Spitzenfräserwerkzeug montiert ist und
wobei die Schweißpistolenspitzen
in dem Ausrichtwerkzeug ausgerichtet sind.
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6 ist
eine perspektivische Darstellung eines Schneidkopfes zur Verwendung
mit dem Spitzenfräserwerkzeug.
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7 ist
eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Spitzenfräserwerkzeuges,
wobei der Schneidkopf und eine Halterung an dem Spitzenfräserwerkzeug
montiert sind.
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8 ist
eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Spitzenfräserwerkzeuges
und der Roboteranordnung genau vor dem Fräsen der Schweißpistolenspitzen.
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Detaillierte Beschreibung
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8 veranschaulicht
einen Abschnitt einer Roboteranordnung 10, welche ein Paar
Roboterschweißarme 12 umfasst,
die Teil einer an einem Roboter montierten Schweißpistole 11 sind.
Jeder von den Schweißarmen 12 umfasst
eine Schweißpistolenspitze
(Kupferschweißkappen) 14.
Die Schweißpistolenspitzen 14 müssen regelmäßig gefräst werden,
um korrekte Schweißnähte sicherzustellen
und müssen
mit einem Spitzenfräserwerkzeug 16 korrekt ausgerichtet
sein. 1 zeigt einen Abschnitt des Spitzenfräserwerkzeuges 16 beim
Fräsen.
Das Spitzenfräserwerkzeug 16 umfasst
einen Spitzenfräserarm 18,
der zu einem freien Ende hin vorgekragt ist, welches einen Montagekopf 20 umfasst.
Der Montagekopf 20 umfasst eine sechseckige Öffnung 22 dadurch
und kann durch das Spitzenfräserwerkzeug 16 rotatorisch
angetrieben sein.
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Die 2 und 3 zeigen
ein Ausrichtwerkzeug 24, welches eine Sechskant-Außenfläche 26 aufweist,
die derart dimensioniert und geformt ist, dass sie mit der sechseckigen Öffnung in
dem Montagekopf zusammenpasst. Das Ausrichtwerkzeug 24 umfasst
auch eine Lager- bzw. Stützlippe 28,
die sich von einem oberen Ende radial weg erstreckt, und eine zentrale
Ausrichtbohrung 30 durch seine Mitte. Der Durchmesser der
zentralen Ausrichtbohrung ist derart dimensioniert, dass er mit
der Größe der speziellen
zu fräsenden
Schweißpistolenspitzen
zusammenpasst, wobei der Durchmesser der zentralen Ausrichtbohrung 30 etwas
größer ist
als der Durchmesser der speziellen Schweißpistolenspitzen, um zuzulassen,
dass sie ohne zu binden hineingleiten. Somit können mehrere Ausrichtwerkzeuge
mit der gleichen Außenfläche 26 vorhanden
sein, wobei jedoch jedes einen verschiedenen Durchmesser der zentralen
Ausrichtbohrung 30 aufweist, um mit den speziellen zu fräsenden Schweißpistolenspitzen
zusammenzupassen.
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Die 4 und 5 zeigen
das Ausrichtwerkzeug 24, welches in dem Montagekopf 20 an dem
Spitzenfräserarm 18 des
Spitzenfräserwerkzeuges 16 montiert
ist. Die Stützlippe 28 erstreckt
sich radial ausreichend weit nach außen, um das Ausrichtwerkzeug 24 zu
lagern bzw. zu stützen
und zu verhindern, dass es durch die sechseckige Öffnung in
den Montagekopf 20 fällt.
Die zentrale Ausrichtbohrung 30 definiert den korrekten
Ort für
die Schweißpistolenspitzen 14 während des
Spitzenfräsens.
Dies lässt
zu, dass die Schweißarme 12 die Schweißpistolenspitzen 14 derart
positionieren, dass sie an einem Schneidkopf zentriert sein werden.
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6 zeigt
einen Schneidkopf 32, der eine Sechskantaußenfläche 34 aufweist,
die derartig dimensioniert und geformt ist, dass sie mit der sechseckigen Öffnung in
dem Montagekopf zusammenpasst. Der Schneidkopf umfasst auch eine
Stützlippe 36,
die sich von einem oberen Ende radial weg erstreckt. Vier konturierte
Schneidklingen 38 erstrecken sich innerhalb eines inneren
Abschnitts des Schneidkopfes 32. Diese Klingen 38 werden
verwendet, um die Schweißpistolenspitzen
sowohl von der Oberseite als auch der Unterseite des Spitzenfräserwerkzeuges
zu fräsen.
Die Kontur der Schneidklingen 38 macht es schwierig, zu
erkennen, wann die Schweißpistolenspitzen
korrekt über
den Klingen 38 zentriert sind.
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7 zeigt
den Spitzenfräserarm 18 mit
dem in dem Montagekopf 20 eingebauten Schneidkopf 32.
Die Stützlippe 36 bewahrt
den Schneidkopf 32 davor, durch die sechseckige Öffnung in
den Montagekopf 20 zu fallen. Eine Halterung 40 kann
auf der Oberseite des Spitzenfräserarmes 18 montiert
sein, um den Schneidkopf 32 festzuhalten, wenn der Montagekopf 20 den
Schneidkopf 32 schnell dreht.
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8 zeigt
den Spitzenfräserarm 18,
der sich von einem Hauptgehäuse 42 des
Spitzenfräserwerkzeuges 16 weg
erstreckt. Die robotergesteuerte Schweißpistole 11 bewegt
den Roboterschweißarm 12 in
Position, sodass die Schweißpistolenspitzen 14 gefräst werden
können.
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Der
Prozess des Ausrichtens und Fräsens der
Schweißpistolenspitzen 14 wird
nun unter Bezugnahme auf die 1–8 erläutert. Dieses
Verfahren setzt voraus, dass die Roboterschweißarme 12 korrekt ausgerichtet
sind – wenn
nicht, dann ist es notwendig, sich zuerst mit der Ausrichtung zu
befassen. In diesem Prozess wird der Schneidkopf 32 entfernt,
sodass in dem Montagekopf 20 des Spitzenfräserwerkzeuges 16 eine
offene Öffnung 22 zurückbleibt
(siehe 1). Das Ausrichtwerkzeug 24 wird dann
in die sechseckige Öffnung 22 in
dem Montagekopf 20 eingesetzt (siehe 4).
Das spezielle gewählte
Ausrichtwerkzeug wird von den speziellen Schweißpistolenspitzen 14,
die mit dieser Schweißpistole 11 verwendet
werden, und somit von dem Durchmesser der erforderlichen zentralen
Ausrichtbohrung 30 abhängig
sein. Der Roboteranordnung wird die Bahn eingelernt, auf der sich
die Schweißarme 12 bewegen
sollen, damit die Schweißpistolenspitzen 14 in
die zentrale Ausrichtbohrung 30 des Ausrichtwerkzeuges 24 hinein
gleiten (siehe die 4 und 5). Das
Schieben der Schweißpistolenspitzen 14 in
die zentrale Ausrichtbohrung 30 stellt sicher, dass sie
während
des Spitzenfräsens
korrekt zentriert sein werden. Es ist kein visuelles Schätzen des
Fachmannes erforderlich, um ein korrektes Zentrieren sicherzustellen.
Die Schweißpistolenspitzen 14 werden
von der zentralen Ausrichtbohrung 30 entfernt und das Ausrichtwerkzeug 24 wird
von dem Montagekopf 20 entfernt.
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Der
Schneidkopf 32 wird in die sechseckige Öffnung 22 hinein geschoben
und die Halterung 40 wird an dem Spitzenfräserarm 18 befestigt,
um den Schneidkopf 32 festzuhalten (siehe 7).
Die Roboterbewegungsbahn, die eingelernt wurde, kann geringfügig angepasst
werden (in die Auf- und Ab-Richtung), um sicherzustellen, dass die
Schweißpistolenspitzen 14 mit
dem Schneidkopf 32 gerade in Kontakt stehen, sodass der
Roboter nicht versucht, die Spitzen 14 durch die Schneidklingen 38 zu
treiben. Das Spitzenfräserwerkzeug 16 ist
nun dazu bereit, verwendet zu werden, wenn die Schweißpistolenspitzen 14 ein
Fräsen
erfordern.
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Nachdem
die Schweißvorgänge beendet sind,
ist es gegebenenfalls notwendig, die Schweißpistolenspitzen 14 regelmäßig zu fräsen. An
dieser Stelle wird das Spitzenfräserwerkzeug 16 aktiviert werden,
um zu bewirken, dass der Montagekopf 20 den Schneidkopf 32 schnell
dreht. Der Roboter 10 wird aufgefordert werden, sich durch
die zuvor (als das Ausrichtwerkzeug verwendet wurde) eingelernte Spitzenfräsbahn zu
bewegen. Diese Bahn kann z. B. derart sein, dass der Roboter 10 die
Schweißarme 12 bewegt,
bis die obere Schweißpistolenspitze 14 an den
Schneidklingen 38 des Schneidkopfes 32 zentriert
ist und in Kontakt mit denselben steht, dann der untere Schweißarm 12 aufwärts verschwenkt,
bis die untere Schweißpistolenspitze 14 mit
den Klingen 38 des Schneidkopfes 32 in Kontakt
steht. Das schnelle Drehen des Schneidkopfes 32 bewirkt,
dass die Klingen 38 die Schweißpistolenspitzen 14 fräsen (etwa so,
wie ein Bleistiftspitzer einen Bleistift spitzt). Der Roboter 10 bewegt
dann die Schweißarme 12 von dem
Spitzenfräserwerkzeug 16 weg
und kann den Schweißbetrieb
bis zu dem Zeitpunkt wiederaufnehmen, wenn ein Spitzenfräsen erneut
erforderlich ist.
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Alternativ
kann dieses Verfahren mit einer Schweißpistole angewendet werden,
welche allgemein feststehende Schweißarme aufweist. In diesem Fall
ist das Spitzenfräserwerkzeug
für eine
Bewegung durch einen Roboter montiert. Die Bahn des Spitzenfräsers wird
eingelernt, sodass die Schweißpistolenspitzen
mit der zentralen Ausrichtbohrung des Ausrichtwerkzeuges zentral
ausgerichtet sind. Dann, wenn der Schneidkopf in Position ist und
ein Spitzenfräsen
erforderlich ist, wird das Spitzenfräserwerkzeug in Position bewegt,
um ein Fräsen
der Schweißpistolenspitzen
zuzulassen.
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Während bestimmte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird ein
Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene
alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die
Erfindung auszuführen,
die durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.