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Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Kappenmontagesystem für die Elektrodenkappen von insbesondere robotergesteuerten Schweißzangen, mit einem die Kappen jeweils lagerecht für die Übergabe an die Elektrodenschäfte der Schweißzange positionierenden Kappenhalter und einer den Kappenhalter beladenden Kappenzuführung einschließlich eines Kappen-Vorratsmagazins, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 6.
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Automatische Kappenmontagesysteme für Schweißroboter sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, z. B. aus der
DE 35 15 597 A1 , der
DE 10 2007 041 505 B3 , der
DE 10 2010 19 520 A1 , der
DE 297 10 142 U1 , der
DE 299 05 872 U1 oder der
DE 20 2007 017 935 U1 . Bei derartigen Montagesystemen muss das Kappenmagazin von Zeit zu Zeit manuell nachgefüllt oder ausgewechselt werden und zu diesem Zweck muss nicht nur das Montagesystem selbst, sondern aus Sicherheitsgründen auch der Schweißroboter für die Dauer des Nachfüllvorgangs stillgesetzt werden, was einen proportional zur Anzahl der im Einsatz befindlichen Schweißroboter zunehmend größeren Produktionsausfall zur Folge hat. Hinzukommt, dass die bekannten Kappenmontagesysteme für die beiden, paarweise auf die Schweißzangenschäfte aufgesteckten Elektrodenkappen jeweils gesonderte Zuführungen und jeweils separate Kappenmagazine, etwa in Form von beidseitig befüllbaren Trommelmagazinen, benötigen (
DE 35 15 597 A1 ,
DE 10 2007 041 505 B3 ,
DE 297 10 142 U1 und
DE 299 05 872 U1 ) und/oder zunächst nur eine Elektrodenkappe auf den einen Elektrodenschaft der Schweißzange aufgesteckt werden kann und diese durch den Roboter erst um 180° gedreht werden muss, bevor der andere Elektrodenschaft mit der zweiten Elektrodenkappe bestückt werden kann, was wegen der häufig beengten Platzverhältnisse und der dementsprechend begrenzten Manövrierfähigkeit im Arbeitsbereich des Roboters, wenn überhaupt, nur mit einem erhöhten Steuerungs- und Zeitaufwand für die Kappenmontage möglich ist (
DE 10 2010 19 520 A1 und
DE 20 2007 017 935 U1 ).
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kappenmontagesystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine deutlich verbesserte Bau- und Funktionsweise besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 bzw. 6 gekennzeichnete Kappenmontagesystem gelöst.
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Nach der ersten Variante der Erfindung gemäß Anspruch 1 lässt sich das Kappenmagazin aufgrund der besonderen Gestaltung als im Querschnitt geschlossene, zum Kappentransport druckluftdurchströmte Förderbahn mit einer Nachfüllöffnung außerhalb des Arbeitsbereichs der Schweißzange nicht nur ohne Unterbrechung des laufenden Schweißprozesses problemlos nachfüllen und dadurch wertvolle Produktionszeit gewinnen, sondern zugleich wird auch die Speicherkapazität wegen der sich ergebenden Längenzunahme der Förderbahn deutlich erhöht und kann durch Verlängerung der Förderbahn über das unbedingt erforderliche Ausmaß hinaus praktisch beliebig vergrößert werden, so dass das Kappenmagazin in arbeitssparender Weise nur noch in erwünscht großen Zeitabständen nachgefüllt werden muss, wobei durch die Druckluftförderung des Kappenvorrats ein auch über größere Strecken störungsfreier, baulich unkomplizierter und schwerkraftunabhängiger Kappentransport gewährleistet wird.
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In besonders bevorzugter Weise ist der Innendurchmesser der Förderbahn geringfügig größer als der Außendurchmesser der Elektrodenkappen, so dass im Ringspalt zwischen Förderbahn und Elektrodenkappen ein Luftstrom entsteht, der sämtliche Einzelkappen des Kappenvorrats in Förderrichtung erfasst und dadurch einen äußerst schonenden, weitgehend stoßfreien Kappentransport garantiert.
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Vorzugsweise ist die Förderbahn als flexibler Zufuhrschlauch ausgebildet, welcher, wie bevorzugt, zumindest stellenweise gebogen und selektiv derart druckluftdurchströmt ist, dass am Bogenstück des Zufuhrschlauchs nach Art einer Kappenschleuse eine oder wenige Elektrodenkappen vom vorderen Ende des Kappenstrangs abgelöst werden, das Bogenstück passieren und dann im restlichen Teil der Förderstrecke – je nach räumlicher Orientierung dieses Streckenabschnitts – unter Schwerkraft- und/oder Druckluftwirkung zum Ladebereich des Kappenhalters gelangen, woraufhin der Druckluftstrom im Zufuhrschlauch bis zum nächsten Ladezyklus unterbrochen wird.
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Wahlweise, vorzugsweise aber zusätzlich ist der Kappenhalter nach der zweiten Variante der Erfindung gemäß Anspruch 6 drehpositionierbar angetrieben und mit zumindest einem in Radialrichtung der Drehachse nach außen geöffneten Halteplatz versehen, welcher an einem einzigen, nacheinander durch entsprechende Drehpositionierung des Halters angesteuerten Zufuhrkanal jeweils mit einer Einzelkappe eines vom Halter bei der Übergabe an die Schweißzange koaxial zu den Elektrodenschäften ausgerichteten Kappenpaares beladen wird. Hierdurch wird eine wesentliche bauliche Vereinfachung des Montagesystems erreicht, weil anstelle einer doppelten nur eine einzige Kappenzuführung mit einem einzigen Vorratsmagazin benötigt wird und dennoch das Kappenpaar ohne aufwändige Steuer- und insbesondere Drehbewegungen der Schweißzange von den Elektrodenschäften aufgenommen werden kann.
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Vorzugsweise enthält der Halter mehrere, jeweils paarweise diametral zur Drehachse nach außen geöffnete Kappen-Halteplätze, so dass beide Elektrodenschäfte der Schweißzange ohne zwischenzeitliches Nachladen des Halters mit einem Kappenpaar bestückt werden können.
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Die Drehlage des Halters an der Kappenzuführung ist zwar ebenso wie die paarweise zur Drehachse diametrale Positionierung der Elektrodenkappen seitens des Halters fest vorgegeben, in besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch die Drehlage des Halters bei der Kappenübergabe an die Schweißzange nicht auf einen bestimmten Drehwinkel gegenüber der Kappenzuführung beschränkt, sondern in Übereinstimmung mit der je nach den vorhandenen Platzverhältnissen für die Kappenbestückung jeweils günstigsten Drehlage der Schweißzange veränderlich einstellbar.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der oder sind die Halteplätze zur Sicherung gegen einen ungewollten Kappenverlust mit einer beim Beladen gelösten Kappenfixierung ausgestattet, und der Beladevorgang erfolgt ebenfalls aus Sicherheitsgründen zweckmäßigerweise mit Hilfe eines hubbeweglich angetriebenen, die Kappen über eine seitliche Einschuböffnung im Halteplatz an diesen überführenden Schiebemechanismus, der in Verbindung mit dem erfindungsgemäß für die Kappenzuführung vorgesehenen Einzelkanal in weiterer baulicher Vereinfachung statt eines herkömmlicherweise doppelten lediglich ein einziges Ladeelement enthält.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
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1a, b die Ansicht eines erfindungsgemäßen Kappenmontagesystems mit einer doppelten Kappenzuführung und einem stationären Kappenhalter (a) sowie eine vergrößerte Teildarstellung im Übergabebereich der Kappenzuführung (b);
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2 ein erfindungsgemäßes Kappenmontagesystem mit einer einzigen Kappenzuführung und einem drehpositionierbaren Halter; und
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3 ein werteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer stark vereinfachten Kappenbeladung eines mit einem einzigen Halteplatz versehenen, drehpositionierbaren Halters.
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Das in 1a, b gezeigte, automatische Kappenmontagesystem enthält als Hauptbestandteile einen stationären Kappenhalter 1 und eine insgesamt mit 2 bezeichnete Kappenzuführung, welche in doppelter Ausbildung mit jeweils einem Zufuhrkanal 3.1 und 3.2 sowie einem Kappenmagazin 4.1 und 4.2 in Form eines flexiblen Zufuhrschlauches versehen ist, der so lang bemessen ist, dass er vom Zufuhrkanal 3.1 bzw. 3.2 über mehrere Bogenstücke 5, etwa das syphonartige Bogenstück 5.1 im oberen Zufuhrschlauch 4.1, über den gestrichelt angedeuteten Arbeitsbereich einer robotergeführten Schweißzange 6 hinaus zu einer vom Arbeitsbereich entfernten Nachfüllstelle 7 verläuft.
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Der Kappenhalter 1 enthält zwei koaxial zueinander angeordnete, taschenförmige Kappen-Halteplätze 8.1 und 8.2, die jeweils mit einer einzelnen Elektrodenkappe 9 mit einer nach außen gerichteten Aufnahmeöffnung 10 lagegerecht für die Übergabe an die Schweißzange 6 in der Weise beladen werden, dass die Elektrodenkappe 9 durch ein von einem Aktuator 11 hubbeweglich angetriebenen Ladeelement 12.1 bzw. 12.2 aus dem Zufuhrkanal 3 über eine seitliche Einschuböffnung 13 (1b) des Halters 1 an den jeweiligen Halteplatz 8 überführt wird, wobei die Elektrodenkappe 9 im Halteplatz 8 durch eine Sicherung, welche z. B. aus einer an die Kappenform angepassten Blattfeder 14 und federbelasteten Kugelsperren 15 besteht, fixiert wird.
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Im beladenen Zustand des Halters 1 wird die Schweißzange 6 unter Ausrichtung der Elektrodenschäfte 6.1, 6.2 koaxial zu dem im Halter 1 befindlichen Kappenpaar 9.1 und 9.2 verfahren, und durch Schließen und Öffnen der Schweißzange 6 werden die Elektrodenschäfte 6.1 und 6.2 jeweils mit einer Elektrodenkappe 9 bestückt, ohne dass die Schweißzange 6 zwischenzeitlich verdreht werden muss.
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Zum Nachfüllen der Zufuhrschläuche 4.1, 4.2 wird ein an der Nachfüllstelle 7 angeordneter Kugelhahn 16 geöffnet und der Zuführschlauch 4.1 bzw. 4.2 mit Elektrodenkappen 9 aufgefüllt, woraufhin der Kugelhahn 16 wieder geschlossen wird. Anschließend werden die Zufuhrschläuche 4, deren Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der Elektrodenkappen 9 bemessen ist, auf dem Weg über eine Ventilsteuerung 17 mit Druckluft beaufschlagt, so dass in dem Ringspalt zwischen Zufuhrschlauch 4 und Elektrodenkappen 9 längs des gesamten Kappenstrangs ein Luftstrom entsteht, der die Kappen 9 in Richtung des Zufuhrkanals 3 befördert. Dabei wirken die Bogenstücke 5 nach Art einer Kappenschleuse, an der sich einzelne Elektrodenkappen 9 vom vorderen Ende des Kappenstrangs ablösen, das Bogenstück 5 passieren und im letzten Teil der Förderstrecke unter Schwerkraftwirkung (am oberen Zufuhrschlauch 4.1) bzw. unter Druckluftwirkung (am unteren Zufuhrschlauch 4.2) in den jeweiligen Zufuhrkanal 3 gelangen und durch Ansteuerung der Aktuatoren 11 in die Halteplätze 8 eingeschoben werden, woraufhin die Druckluftzufuhr zu den Zufuhrschläuchen 4 abgeschaltet wird, bis das Kappenpaar 9.1, 9.2 an die Schweißzange 6 übergeben wurde und ein neuer Beladezyklus beginnt.
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Die für den automatischen Arbeitsablauf erforderliche Steuereinheit 18 ist im Einzelnen nicht dargestellt, sondern lediglich die Füllstandsensoren 19, die ein Warnsignal auslösen, wenn der Kappenvorrat im Zufuhrschlauch 4 nachgefüllt werden muss.
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Das in 2 gezeigte Kappenmontagesystem, wo die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Komponenten durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, unterscheidet sich von diesem in erster Linie dadurch, dass der stationäre durch einen drehpositionierbar angetriebenen Halter 1 ersetzt und anstelle einer doppelten nur eine Einfach-Kappenzuführung 2 mit einem einzigen Zufuhrkanal 3 einschließlich eines singulären, aktuatorbetriebenen Ladeelements 12 und nur ein einziger, das Kappenmagazin bildender Zufuhrschlauch 4 benötigt wird.
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Der Halter 1 besitzt wiederum mehrere, paarweise zueinander angeordnete und in diesem Fall diametral zur Drehachse A des Halters 1 radial nach außen geöffnete Halteplätze 8.1 und 8.2, die durch Ansteuerung des Drehantriebs 20 nacheinander am Zufuhrkanal 3 positioniert und jeweils mit einer Einzelkappe 9 beladen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Schweißzange 6 bei der Übergabe der Kappen 9 eine je nach den örtlichen Platzverhältnissen irgend erwünschte Drehlage einnehmen, auf die die kappenbeladenen Halteplätze 8.1, 8.2 durch entsprechende Drehpositionierung des Halters 1 seitens des Drehantriebs 20 ausgerichtet werden, woraufhin das Kappenpaar 9.1 und 9.2 durch Schließen und Öffnen, aber wiederum ohne Änderung der Winkellage der Schweißzange 6, auf die Elektrodenschäfte 6.1 und 6.2 aufgesteckt und den Halteplätzen 8.1 und 8.2 entnommen wird. Mit dem so gestalteten Montagesystem wird die Bauweise im Bereich der Kappenzuführung 2 stark vereinfacht und eine bezüglich der Übergabeposition variable Drehlage der Schweißzange 6 ermöglicht, im Übrigen aber ist diese Ausführungsform, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung des Kappenmagazins als selektiv druckluftdurchströmter Zufuhrschlauch 4 mit einer Nachfüllöffnung außerhalb des Arbeitsbereichs der Schweißzange 6, bau- und funktionsgleich zu dem Montagesystem nach 1.
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In 3 ist ein weiteres Kappenmontagesystem nach der Erfindung dargestellt, welches im Bereich des Zufuhrkanals 3 nochmals stark vereinfacht ist und zeigt, dass sogar ein einziger Halteplatz 8 zur Kappenbestückung der (in 3 nicht gezeigten) Schweißzange ausreicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf die seitliche Einschuböffnung des Halteplatzes 8 verzichtet, dieser also nur auf der zylindrischen Außenfläche des Drehhalters 1 geöffnet, und der Zufuhrkanal 3 verläuft angrenzend an die Drehhalter-Außenfläche radial zur Drehachse A, so dass die Elektrodenkappen 9 nach Passieren des Bogenstücks 5.1 des Zufuhrschlauches 4 unter Schwerkraft- und/oder Druckluftwirkung unmittelbar in den Halteplatz 8 gelangen, ohne dass für den Ladevorgang ein aktuatorbetriebener Lademechanismus benötigt wird.
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Zur Kappenfixierung ist am Halteplatz 8 ein federbelasteter Schwenkarm 21 mit einem Druckstück 22 angeordnet, durch welches die Elektrodenkappe 9 in der – nicht gezeigten – Ruhelage des Schwenkarms 21 im Halteplatz 8 festgeklemmt wird. Wird hingegen der Halter 1 in die gezeigte Ladeposition gedreht, so wird der Schwenkarm 21 an einer geneigten Steuerrampe 23 des Zufuhrkanals 3 entgegen der Federkraft in die gezeigte Freigabestellung verschwenkt, so dass der Halteplatz 8 ungehindert beladen werden kann.
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Zur Kappenübergabe an die Schweißzange wird der Halter 1 gegenüber der Ladeposition soweit gedreht, bis der Halteplatz 8 mit der darin befindlichen Elektrodenkappe 9 koaxial zu den Elektrodenschäften der Schweißzange ausgerichtet ist, und dann zunächst nur der eine Elektrodenschaft bestückt, woraufhin der Halter 1 in die Ladeposition zurückgedreht, mit der zweiten Elektrodenkappe 9 des Kappenpaares beladen und anschließend in eine gegenüber der ersten Übergabeposition um 180° versetzte Winkellage weitergedreht wird, wo nunmehr der andere Elektrodenschaft der Schweißzange mit der zweiten Elektrodenkappe 9 bestückt wird. Im Übrigen ist die Bau- und Funktionsweise die gleiche wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3515597 A1 [0002, 0002]
- DE 102007041505 B3 [0002, 0002]
- DE 10201019520 A1 [0002, 0002]
- DE 29710142 U1 [0002, 0002]
- DE 29905872 U1 [0002, 0002]
- DE 202007017935 U1 [0002, 0002]
