DE102018007252B4

DE102018007252B4 - Füllstandserkennung für Elektrodenkappenmagazine

Info

Publication number: DE102018007252B4
Application number: DE102018007252.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Nitz; Frank Sonntag; Robin Küttner
Original assignee: Brauer Systemtechnik GmbH; BRAEUER SYSTEMTECHNIK GmbH
Current assignee: Brauer Systemtechnik GmbH; BRAEUER SYSTEMTECHNIK GmbH
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2038-09-15
Also published as: AR114787A1; CN113039033A; RU2768904C1; DE102018007252A1; CA3110630A1; JP7131867B2; WO2020052792A1; ZA202101028B; TW202010589A; JP2022500247A; KR20210045488A; BR112021003766A2; EP3849736A1; TWI723364B; MX2021002340A; US20220032393A1; KR102468790B1

Abstract

Vorrichtung zur Füllstandserkennung für Elektrodenkappenmagazine von Schweißelektroden,bestehend aus einem Elektrodenkappenmagazin (1, 2),aufweisend mindestens einen Elektrodenkappenkanal (5),in welchem mindestens ein linear beweglich angeordneter, vorzugsweise mit Federkraft beaufschlagter Kappenförderer (6) angeordnet ist,der dazu eingerichtet ist die im Elektrodenkappenkanal (5) enthaltenen Elektrodenkappen (3) in Richtung der Entnahmeöffnung für den Zugriff einer Schweißzange zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dassdieser ein mechanisch verbundenes Element aufweist, welches als Messfläche (8) dient undaufweisend einen Sensor (7), der an der feststehenden Seite des Elektrodenkappenmagazins (1, 2) zur Wegmessung angeordnet ist,welcher eingerichtet ist, auf die Messfläche (8) einen Messstrahl zur Messung der Distanz zwischen Sensor (7) und Messfläche (8) zu projizieren sodass die exakte Anzahl der im Elektrodenkappenmagazin (1, 2) enthaltenen Elektrodenkappen (3) mittels der Auswertung dieser vom Sensor (7) erfassten Wegdistanz ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstandserkennung für Elektrodenkappenmagazine von Schweißelektroden.
Insbesondere in der Automobilindustrie wird zum Verbinden von Metallblechen und Bändern häufig das Punkt-Schweißen in der Karosserieherstellung in automatisierten Fertigungsstrassen eingesetzt.
Üblicherweise werden hier Schweißroboter eingesetzt, um die Karosserieblechteile durch Punkt-Schweißen miteinander zu verbinden. Diese Schweißroboter sind mit Schweißzangen ausgestattet, deren Zangenbacken mit je einer Punkt-Schweiß-Elektrode, den sogenannten Elektrodenkappen, ausgerüstet sind.
Diese Schweißzangen werden an die miteinander zu verschweißenden positionierten Bleche herangeführt. Die genaue Positionierung der Schweißzange zu den zu verschweißenden Blechen sowie die Anordnung der Bleche zueinander erfolgt automatisiert und computergestützt. In solch einer automatisierten Fertigungsstraße erfolgen die Schweißvorgänge in möglichst schneller Taktung und unterbrechungsfrei.
Hierdurch unterliegen insbesondere die Elektrodenkappen einem hohen Verschleiß, da die Kontaktflächen der Elektrodenkappen in Eingriff mit den jeweils zu verschweißenden Karosserieblechteilen treten.
Bei diesem Schweißvorgang fließt Strom zwischen den Elektroden durch die zu verschweißenden und aneinander anliegenden Karosserieblechteile.
Dabei tritt eine Veränderung an den Kontaktflächen der Elektrodenkappen an deren Schweißbereichen auf.
Häufig bilden sich am Rand der Kontaktflächen Abbrandwülste, welche durch eine Vergrößerung der Kontaktfläche eine Veränderung der Schweißbedingungen bewirken.
Um dieser Veränderung nicht durch ein unökonomisches Nachführen der Stromstärke begegnen zu müssen, werden die Elektrodenkappen regelmäßig und in Abhängigkeit ihrer Belastung und daraus resultierender Abnutzung durch Fräsen nachbearbeitet.
Häufig werden zusammenwirkende Elektroden einer Schweißzange in gleichem oder ähnlichem Maße verschleißen, so dass diese regelmäßig und gleichzeitig durch Fräsen nachbearbeitet werden müssen.
Nach einer Anzahl durchgeführter Nachbearbeitungen ist ein Materialabtrag von der Elektrodenkappe in solch einem Maße erfolgt, dass diese ausgetauscht werden müssen.
Dazu werden die verschlissenen Elektrodenkappen von den Schweißelektrodenschäften abgezogen.
Zum Bestücken der Schweißelektrodenschäfte mit neuen unverbrauchten Elektrodenkappen werden üblicherweise Magazine in einfacher Ausführungsform verwendet. Diese Magazine sind so angeordnet, dass die Schweißzangen durch Schließen in einer definierten Position neue Elektrodenkappen aufnehmen und diese in ihrer Lage auf dem Schweißelektrodenschaft durch Andrücken der Schweißzangenschenkel gegeneinander definieren. Da die Magazine in einer definierten Lage angeordnet sein müssen, um von der Schweißzange angefahren werden zu können, ist es erforderlich, diese Magazine in ihrer Positionierung zu belassen und die Magazine am Einsatzort von Hand nachzufüllen.
Dies erfordert jedoch in der Regel eine Prozessunterbrechung, da es aus sicherheitstechnischen Bedingungen nicht möglich ist, im laufenden Betrieb dieses Nachfüllen vorzunehmen, da sich Personen nicht in den Aktionsbereichen der aktiven Roboter bewegen dürfen.
Um diesem Nachteil zu begegnen, wurden auch Wechsel der Magazine vorgenommen.
So beschreibt die DE 199 05 477 A1 ein Magazin für Elektrodenkappen von Schweißelektroden, insbesondere für Schweißzangen von Schweißrobotern. Diese Lösung schlägt vor, die zu bevorratenden Elektrodenkappen in einem Magazin in einer Reihe in ihrem Profil der Form der Elektrodenkappen entsprechenden Kappenführungen zu lagern, welche parallel zur Längsachse des Magazins und lageidentisch dazu auch in der Entnahmeöffnung ausgeführt sind.
Dabei ist die Entnahmeöffnung soweit in Zugriffrichtung der Schweißzange geöffnet, dass jeweils eine Schweißkappe mit ihrer in Richtung des Zugriffs positionierten Öffnung angeordnet ist und in ihrem gesamten Zugriff frei liegt.
Weiterhin bekannt sind, beispielsweise aus der DE10 2009 058 937 B3 , Lösungen, welche zur Prozesssicherung einen feststehend positionierten Magazinkopf aufweisen, in welchen ein Elektrodenkappenwechselmagazin eingeklinkt wird.
Nachteilig bei bisher bekannten Lösungen ist, dass nur ein Meldefüllgrad der Elektrodenkappen mittels eines Initiators überwacht werden kann und dass ein vollständiges Entleeren des Elektrodenkappenmagazins nicht erfasst bzw. überwacht werden kann.
Gemäß der EP 2 072 170 A1 „Magazineinheit für einen Punktschweißkappenwechsler für eine Roboter- oder stationäre Schweißeinrichtung“ wird ein induktiver Sensor verwendet, mit dem Metallstifte erfasst werden können, jedoch kein genauer Füllstand messbar ist.
Die DE 200 00 270 U1 „Füllstandsanzeiger für ein-, zwei- und mehr-reihige Munitionsmagazine“ schlägt ein mechanisches Zählwerk vor.
Eine Lösung, bei welcher ein Signal gegeben wird, wenn eine Mindestfüllmenge unterschritten wird, schlägt die DE 199 05 477 A1 „Vorrichtung zum Bereitstellen von Elektrodenkappen für Schweißelektroden von Schweißautomaten“ vor. Auch mit dieser Lösung ist kein genauer Füllstand messbar.
Aus der US 2016/ 0 221 112 A1 ist eine Vorrichtung zum Zuführen von Elektrodenkapseln bekannt, welche zwei Stationen zur Entnahme von Elektrodenkapseln umfasst, die eine im Wesentlichen spiegelbildliche Anordnung in Bezug auf eine gegebene Zwischenebene aufweisen und in einem Umfangsbereich der Vorrichtung angeordnet sind; zwei Führungskanäle, die zur Aufnahme von zwei jeweiligen Reihen von Elektrodenkapseln ausgelegt sind, wobei jeder Führungskanal ein Einlassende zum Einführen der Elektrodenkapseln und ein Auslassende nahe einer jeweiligen Entnahmestation aufweist; zwei Vorkammern, die jeweils an ein jeweiliges Auslassende eines der Führungskanäle und eine jeweilige Entnahmestation angrenzen und mit diesen in Verbindung stehen, wobei jede Vorkammer zwischen der zugehörigen Entnahmestation und dem zugehörigen Führungskanal angeordnet ist; zwei Anschlagelemente, die jeweils selektiv betätigt werden können, um eine aktive Anschlagposition, in der das Anschlagelement zumindest teilweise zwischen der Vorkammer und der jeweiligen Entnahmestation hervorsteht, um zu verhindern, dass eine Elektrodenkapsel von der Vorkammer zur Entnahmestation transferiert wird, und eine passive oder zurückgezogene Position zu erreichen, in der das Anschlagelement den Transfer einer Elektrodenkapsel von der Vorkammer zur Entnahmestation ermöglicht; zwei Positioniereinrichtungen, die selektiv betätigt werden können, um eine Elektrodenkapsel aus der jeweiligen Vorkammer in die zugehörige Entnahmestation zu überführen; und zwei pneumatische Anschlüsse, die jeweils mit einem der beiden Führungskanäle in der Nähe der jeweiligen Einlassenden verbunden sind, um selektiv und unabhängig voneinander getrennte Druckgasströme in einen der beiden Führungskanäle einzuleiten, so dass die Druckgasströme die in dem gewählten Führungskanal enthaltenen Elektrodenkapseln direkt schieben und sie veranlassen, sich in Richtung der jeweiligen Entnahmestation zu bewegen. Auch mit dieser Lösung ist kein genauer Füllstand messbar.
Bei bekannten Lösungen ist deshalb der Zeitpunkt des Nachfüllens bzw. des Wechselns der Elektrodenkappenmagazine nicht individuell planbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung vorzuschlagen, mit welcher die Schwierigkeiten bisher bekannter Lösungen möglichst vermieden werden und eine genaue Erkennung des Füllstandes des Elektrodenkappenmagazins ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß der Patentansprüche 1 bis 3 gelöst, nachfolgend soll dieses System anhand der bis und dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe am Beispiel eines Elektrodenkappenmagazins, bestehend aus Magazinkopf 1 und einem Wechselmagazin 2.
Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Lösung in einem einteiligen Elektrodenkappenmagazin einzusetzen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Dabei zeigt eine Detailansicht des Elektrodenkappenmagazins mit erfindungsgemäßer Füllstandserkennung in entkoppeltem Zustand mit Sensor 7 und Messfläche 8, zeigt einen zweikanaligen Magazinkopf 1 mit für jeden Elektrodenkappenkanal 5 jeweils einen Sensor 7, zeigt in einer Detailansicht eine Darstellung des Messstrahls von Sensor 7 auf Messfläche 8 in einem Elektrodenkappenmagazin mit Füllstandserkennung, zeigt ein Elektrodenkappenmagazin mit erfindungsgemäßer Füllstandserkennung in gekoppeltem Zustand.
Das erfindungsgemäße Elektrodenkappenmagazin besteht aus einem Magazinkopf 1 und einem Wechselmagazin 2. Zur Verbindung des Wechselmagazins 2 mit dem Magazinkopf 1 ist eine Schnellspanneinrichtung 4 und 4a so angeordnet, dass am Magazinkopf 1 der Spanner 4 und am Wechselmagazin 2 der Spannhaken 4a angeordnet sind. Diese Anordnung ist technisch sinnvoll, da in Kraftrichtung des zu betätigenden Spanners 4 das Wechselmagazin 2 zum Magazinkopf 1 und somit in Richtung seiner Funktionslage hin kraftbelastet wird.
Zur Gewährleistung einer definierten Lage des Magazinkopfes 1 und dem Wechselmagazin 2 bei Verbindung dieser beiden Baugruppen ist mindestens eine Führungseinrichtung angeordnet.
Diese Führungseinrichtung ist hinsichtlich ihrer Form und ihrer maßlichen Toleranzen vorzugsweise so gestaltet, dass sie sich leicht in Eingriff bringen lässt und dennoch eine definierte Lage des Magazinkopfes 1 und des Wechselmagazins 2 zueinander gewährleistet ist.
Die Elektrodenkappen 3 sind in dem Wechselmagazin 2 und im Magazinkopf 1 bevorratet, wobei das Wechselmagazin 2 und der Magazinkopf 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel und den Abbildungen mit zwei Elektrodenkappenkanälen 5 ausgestattet sind, welche parallel zur Längsachse des Wechselmagazins 2 und lageidentisch dazu auch im Magazinkopf 1 ausgeführt sind.
Dabei sind die Elektrodenkappenkanäle 5 diagonal versetzt in Wechselmagazin 2 und Magazinkopf 1 so eingebracht, dass die Elektrodenkappen sich mit ihren Kontaktflächen zueinander diagonal versetzt gegenüberstehen.
Dem Erfindungsgedanken zugehörig sind jedoch auch technische Ausführungen, welche mit nur einem oder mehreren Elektrodenkappenkanälen 5 oder mit nur einer oder mehreren Kappenführungen ausgeführt sind.
Durch diese Anordnung der Elektrodenkappen 3 in Wechselmagazin 2 und Magazinkopf 1 mit der Öffnung der Elektrodenkappen 3 nach außen ist es möglich, dass die Schweißzange zur Aufnahme der Elektrodenkappen 3 mit ihren Elektrodenschäften in die Elektrodenkappen 3 in eine Entnahmeöffnung eingreifen kann.
Bei Verwendung mehrerer Elektrodenkappenkanäle sind diese im Querschnitt von Wechselmagazin 2 und Magazinkopf 1 sich gegenüberliegend diagonal versetzt angeordnet. Diese Anordnung der Elektrodenkappenkanäle 5 wurde gewählt, um eine möglichst geringe Baugröße der Einheit zu realisieren, da die Bauhöhe der Einrichtung somit geringer ist als die Höhe zweier sich gegenüberliegender Kappen zuzüglich der Wanddicke der Trennwand bei der Kappenführung.
Gemäß dem Stand der Technik sind die Elektrodenkappenkanäle 5 so ausgeführt, dass die Elektrodenkappen 3 mit geringer Kraft zu befördern sind und sich in dem Elektrodenkappenkanal 5 und insbesondere an der Verbindungsstelle zwischen Wechselmagazin 2 und Magazinkopf 1 ein Verkanten der Kappen 3 verhindert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass diese Elektrodenkappenkanäle 5 in Form der Elektrodenkappen 3 zuzüglich entsprechender Toleranzen ausgeführt sind.
Eine bekannte technische Lösung zur passgenauen Verbindung von Magazinkopf 1 und Wechselmagazin 2 ist beschrieben in der DE 102009058937 .
In jedem Elektrodenkappenkanal 5 ist mindestens ein linear beweglich angeordneter, vorzugsweise mit Federkraft beaufschlagter Kappenförderer 6 angeordnet, der die im Elektrodenkappenkanal 5 enthaltenen Elektrodenkappen 3 in Richtung des Magazinkopfes 1 bewegt.
Die Position des im Elektrodenkappenkanal 5 enthaltenen Kappenförderers 6 ist abhängig von der im Wechselmagazin 2 und im Magazinkopf 1 befindlichen Anzahl von Elektrodenkappen 3.
Im Magazinkopf 1 ist mindestens ein Sensor 7 zur Wegmessung angeordnet. Dieser Sensor 7 projiziert auf mindestens eine im Messkanal 9 des Wechselmagazins 2 enthaltene Messfläche 8, beispielsweise eine Reflexionsfläche, einen Messstrahl zur Messung der Distanz zwischen Sensor 7 und Messfläche 8. Als Sensor 7 kann beispielsweise ein Reflexionslichttaster eingesetzt werden, welcher auf die Reflexionsfläche, die dabei als Messfläche 8 dient, strahlt.
Eine Messfläche 8 ist mechanisch so mit dem Kappenförderer 6 verbunden, dass die Messung in einem parallel zum Elektrodenkappenkanal 5 angeordneten Messkanal 9 realisiert wird und damit die direkte Abhängigkeit zwischen der Anzahl der Elektrodenkappen 3 im Elektrodenkappenkanal 5 und der Position der Messfläche 8 im Messkanal 9 gilt.
Eine durch Elektrodenkappenentnahme erfolgte Änderung der Anzahl der in Wechselmagazin 2 und Magazinkopf 1 enthaltenen Elektrodenkappen 3 bewirkt eine Änderung der vom Sensor gemessenen Wegdistanz.
Durch Auswertung dieser vom Sensor erfassten Wegdistanz kann die exakte Anzahl der im Magazinkopf 1 und im Wechselmagazin 2 enthaltenen Elektrodenkappen 3 ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann somit der Zeitpunkt des Nachfüllens der Elektrodenkappen 3 individuell geplant werden, da erfindungsgemäß nicht nur das Erreichen eines Meldefüllgrades, sondern die genaue Anzahl der Elektrodenkappen 3 erfasst wird.

Claims

Vorrichtung zur Füllstandserkennung für Elektrodenkappenmagazine von Schweißelektroden, bestehend aus einem Elektrodenkappenmagazin (1, 2), aufweisend mindestens einen Elektrodenkappenkanal (5), in welchem mindestens ein linear beweglich angeordneter, vorzugsweise mit Federkraft beaufschlagter Kappenförderer (6) angeordnet ist, der dazu eingerichtet ist die im Elektrodenkappenkanal (5) enthaltenen Elektrodenkappen (3) in Richtung der Entnahmeöffnung für den Zugriff einer Schweißzange zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein mechanisch verbundenes Element aufweist, welches als Messfläche (8) dient und aufweisend einen Sensor (7), der an der feststehenden Seite des Elektrodenkappenmagazins (1, 2) zur Wegmessung angeordnet ist, welcher eingerichtet ist, auf die Messfläche (8) einen Messstrahl zur Messung der Distanz zwischen Sensor (7) und Messfläche (8) zu projizieren sodass die exakte Anzahl der im Elektrodenkappenmagazin (1, 2) enthaltenen Elektrodenkappen (3) mittels der Auswertung dieser vom Sensor (7) erfassten Wegdistanz ermittelt wird.
Vorrichtung zur Füllstandserkennung nach Anspruch 1, aufweisend einen parallel zum Elektrodenkappenkanal (5) angeordneten Messkanal (9), in welchem das mit dem Kappenförderer (6) mechanisch verbundene Element, welches als Messfläche (8) dient, angeordnet ist, sodass die Messung in dem parallel zum Elektrodenkappenkanal (5) angeordneten Messkanal (9) realisiert wird.
Verwendung einer Vorrichtung zur Füllstandserkennung für Elektrodenkappenmagazine von Schweißelektroden gemäß Anspruch 1, wobei das Elektrodenkappenmagazin aus einem Magazinkopf (1) und einem Wechselmagazin (2) besteht, bei welchen zur Verbindung des Wechselmagazins (2) mit dem Magazinkopf (1) eine Schnellspanneinrichtung (4 und 4a) und zur Gewährleistung einer definierten Lage des Magazinkopfes (1) und dem Wechselmagazin (2) bei Verbindung dieser beiden Baugruppen mindestens eine Führungseinrichtung angeordnet ist und bei welchem das Wechselmagazin (2) mindestens einen Elektrodenkappenkanal (5) aufweist, in welchem mindestens ein linear beweglich angeordneter, vorzugsweise mit Federkraft beaufschlagter Kappenförderer (6) angeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, die im Elektrodenkappenkanal (5) enthaltenen Elektrodenkappen (3) in Richtung des Magazinkopfes (1) zu bewegen, der ein mechanisch verbundenes Element aufweist, welches als Messfläche (8) dient und aufweisend einen Sensor (7), der an der feststehenden Seite des Elektrodenkappenmagazins (1, 2) zur Wegmessung angeordnet ist, welcher eingerichtet ist, auf die Messfläche (8) einen Messstrahl zur Messung der Distanz zwischen Sensor (7) und Messfläche (8) zu projizieren, sodass die exakte Anzahl der im Elektrodenkappenmagazin enthaltenen Elektrodenkappen (3) mittels der Auswertung dieser vom Sensor (7) erfassten Wegdistanz ermittelt wird.