DE10249201A1 - Welding tongues setting method for robot-operated welding of car bodywork operates welding tongue limb movement via a mechanical coupling - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fixierung der Schweißposition einer Schweißzange, die z.B. zum roboterbetriebenen Schweißen von Automobilkarosserien benutzt werden kann.The invention relates to a method and a device for fixing the welding position of a welding gun, e.g. for robot-operated welding of automobile bodies can be used.
Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung für einen Schweißroboter.The invention further relates to a Use of the device for a welding robot.
Beim Betrieb von Schweißzangen, insbesondere von Schweißzangen an Robotern kommt es sehr leicht zu Ungenauigkeiten bei der Einnahme der gewünschten Schweißposition. Um dieses Ungenauigkeiten bei der Positionierung von Schweißzangen zu kompensieren, ist es üblich kurz vor Erreichen der Schweißposition die starre Kopplung zwischen Schweißzange und Roboterarm aufzuheben, damit die Schweißzange die gewünschte Schweißposition einnehmen kann. Nach Einnahme der gewünschten Schweißposition wird die starre Kopplung zwischen Schweißzange und Roboterarm wieder hergestellt.When operating welding guns, especially of welding guns robots are very inaccurate when taking them the desired one Welding position. To avoid this inaccuracies in the positioning of welding guns compensate, it is common shortly before reaching the welding position remove the rigid coupling between welding gun and robot arm, so the welding gun the desired Take up welding position can. After taking the desired welding position the rigid coupling between the welding gun and the robot arm is restored manufactured.
Es ist Stand der Technik diese Fixierung zwischen Schweißzange und Roboterarm durch zusätzliche pneumatische, hydraulische oder elektromotorische Antriebe zu erreichen. Diese zusätzlichen Antriebe benötigen aber zusätzliche Versorgungsmedien, wie Druckluft, Druckwasser oder elektrischen Strom. Außerdem benötigen solche zusätzlichen Antriebe zusätzliche Steuereinheiten.This fixation is state of the art between welding gun and robotic arm by additional pneumatic, hydraulic or electric motor drives. These additional Need drives but additional Supply media such as compressed air, pressurized water or electrical current. Moreover need such additional Drives additional Control units.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fixierung der Schweißposition einer Schweißzange, insbesondere zur Verwendung an einem Schweißroboter zur Verfügung zu stellen, das keine zusätzlichen Antriebe benötigt.Object of the present invention is a method and a device for fixing the welding position a welding gun, in particular for use on a welding robot make that no additional Drives needed.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe für ein Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein großes Problem bei der Positionierung von Schweißzangen, insbesondere Roboterschweißzangen liegt darin, dass dabei sehr leicht Ungenauigkeiten auftreten, die kompensiert werden müssen. Eine Möglichkeit für diese Kompensierung der Positionierungsungenauigkeit liegt darin, die starre Kopplung zwischen den Armen der Schweißzange und dem Roboterarm bei Schließen kurz vor Erreichen der Schweißposition soweit aufzuheben, dass sich die Zange beim weiteren Schließen sozusagen ihren Arbeitspunkt selbst suchen kann. Kurz nach dem Öffnen wird diese starre Kopplung zwischen den Armen der Schweißzange und dem Roboterarm durch einen zusätzlichen Antrieb, der die Zange wieder in die feste Endlage bewegt und dort fixiert, erneut wieder hergestellt. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass für diese Fixierung kein zusätzlicher Antrieb (üblicherweise werden hierfür pneumatische, Hydraulische oder elektromotorische Antriebe verwendet) nötig ist. Bei der Erfindung wird die Fixierung durch einen mechanischen Sperrhebel erreicht, der über einen Haltemagneten beeinflussbar ist, d.h. der Haltemagnet gibt den Sperrhebel frei (zur Fixierung) oder er gibt ihn nicht frei (während der Bewegung). Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass neben den zusätzlichen Antrieben auch keine zusätzlichen Versorgungsmedien (Druckluft, Druckwasser, elektrischer Strom) bzw. zusätzliche Steuerungseinheiten benötigt werden.According to the invention the object for a Method solved by the features of claim 1. A big problem with the positioning of Welding guns, especially robot welding guns lies in the fact that inaccuracies occur very easily must be compensated. A possibility for this Compensation for positioning inaccuracy lies in the rigid coupling between the arms of the welding gun and the robot arm Conclude shortly before reaching the welding position to the point where it can be lifted so that the pliers, so to speak, when closing can find their working point themselves. Shortly after opening it will this rigid coupling between the arms of the welding gun and the robot arm with an additional one Drive that moves the pliers back to the fixed end position and there fixed, restored again. The advantage of the present Invention is that for this fixation is not an additional one Drive (usually be for this pneumatic, hydraulic or electric motor drives used) is necessary. In the invention, the fixation by a mechanical locking lever reached the over a holding magnet can be influenced, i.e. the holding magnet there the locking lever free (for fixation) or it does not release it (while the movement). Another advantage is that in addition to the additional No additional drives either Supply media (compressed air, pressurized water, electrical current) or additional Control units needed become.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Sperrhebel bei jedem Öffnungsvorgang der Schweißzange gegen den Haltemagneten gedrückt wird. Beim Öffnen der Schweißzange wird der Sperrhebel durch mechanische, an der Schweißzange vorhandene, Mittel gegen den Haltemagneten gedrückt, der ihn festhält bis zur nächsten Fixierung der Schweißzange. Dieses Zurückdrücken des Sperrhebels erfolgt somit automatisch beim Öffnen der Schweißzange, ohne dass zusätzliche Einrichtungen dafür erforderlich sind.A first advantageous embodiment the invention is that the locking lever with each opening operation the welding gun pressed against the holding magnet becomes. When opening the welding gun is the locking lever by mechanical, existing on the welding gun, Means pressed against the holding magnet, which holds it until next Fixing the welding gun. This pushing back of the The locking lever is therefore automatically activated when the welding gun is opened, without additional Facilities for this required are.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Schweißzangenschenkel symmetrisch betätigt werden. Dadurch ist es leichter die Elektroden am Arbeitspunkt zu positionieren. Außerdem können höhere Kräfte beim Zusammenpressen erzeugt werden. Weiterhin bewirken symmetrische Bewegungen günstige Eigenschaften auf den zu verrichtenden Schweißvorgang.Another advantageous embodiment the invention is that the welding gun legs symmetrical actuated become. This makes it easier to close the electrodes at the working point position. Moreover can higher personnel generated when pressed together. Furthermore cause symmetrical Movements cheap Properties on the welding process to be performed.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einer Vorrichtung zu Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Durch eine geeignete Schweißvorrichtung kann die erfindungsgemäße Schweißzange sehr leicht im industriellen Umfeld eingesetzt werden.Another advantageous embodiment the invention lies in a device for performing the inventive method. With a suitable welding device can the welding gun according to the invention very much can be easily used in an industrial environment.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Schweißzange ein Steuerprogramm aufweist, welches den Haltemagneten an- oder abschaltet. Dadurch wird die Flexibilität für den Betrieb der Schweißzange erhöht und das erfindungsgemäße Verfahren kann flexibler eingesetzt werden, da durch einen Bediener Parametrierungen und Einstellungen vorgenommen werden können.Another advantageous embodiment the invention is that the welding gun has a control program, which turns the holding magnet on or off. This will make the flexibility for the Operation of the welding gun elevated and the method according to the invention can be used more flexibly because of one operator parameterization and settings can be made.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Schweißzangenschenkel folgende Merkmale aufweisen:Another advantageous embodiment The invention resides in the fact that the welding gun legs have the following features exhibit:
- – jeweils eine Elektrode,- each an electrode,
- – jeweils ein erstes Schenkelelement, ein zweites Schenkelelement und einen Anlenkhebel, sowie- each a first leg element, a second leg element and one Link lever, as well
- – jeweils ein Verbindungselement zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkelelement, wobei die Verbindungselemente an einem gemeinsamen ortsfesten Bezugspunkt drehbar angeordnet sind und wobei die Anlenkhebel derart miteinander durch eine mechanische Kopplung gekoppelt sind, dass jeder Schweißzangenschenkel über die Kopplung eine Bewegung ausführt.- each a connecting element between the first and the second leg element, the connecting elements at a common fixed reference point are rotatably arranged and wherein the articulated levers with each other are coupled by a mechanical coupling that each welding gun leg over the Coupling performs a movement.
Durch die Verwendung einer Kombination von Hebel und Kopplung (Getriebe) wird eine direkte Steuerung von Kraft und Ge schwindigkeitsverlauf der Schweißzangenschenkel ermöglicht. Dadurch können anwendungsfallspezifisch angepasste Prozesskräfte erzeugt werden (z.B. hohe Geschwindigkeit beim Schließen, aber hohe Kräfte beim Zusammenpressen). Die Länge der Verbindungselemente kann statisch oder dynamisch (im Betrieb) verändert werden. Dadurch kann sehr leicht die Öffnung der Schweißzange am Arbeitspunkt variiert werden. Weiterhin ist es vorteilhaft die Elektroden so auszugestalten, dass sie nachführbar sind. Aufwendige Umrüstarbeiten werden dadurch vermieden. Es ist auch vorstellbar, dass Sensoren zur Kraftmessung (z.B. Dehnungsmessstreifen) oder Mittel zur Schweißkraftbegrenzung (z.B. elastische Federelemente) an den Schweißzangenschenkeln angebracht sind. Insbesondere bei der Verwendung von Exzentergetrieben sind Mittel zur Schweißkraftbegrenzung sehr vorteilhaft. Denn im gestreckten Zustand des Exzenters kommt es zu einem „Unendlichkeitspunkt im Kraftverlauf". In dieser Stellung können sehr leicht die Schweißzange selbst bzw. das zu schweißende Material beschädigt oder sogar zerstört werden. Durch die Verwendung von Mitteln zur Schweißkraftbegrenzung wird sichergestellt, dass der Kraftverlauf in dieser „Unendlichkeitsstelle" abgepuffert wird.By using a combination of Lever and coupling (gear) is a direct control of power and Ge allows the speed of the welding gun legs. This allows process forces adapted to the application case are generated (e.g. high Speed when closing, but high powers when pressing together). The length the connecting elements can be static or dynamic (in operation) to be changed. This makes opening very easy the welding gun can be varied at the working point. Furthermore, it is advantageous Design electrodes so that they can be tracked. Elaborate retrofitting work are avoided. It is also conceivable that sensors for measuring force (e.g. strain gauges) or means for limiting welding force (e.g. elastic spring elements) attached to the welding gun legs are. Especially when using eccentric gears Means for limiting the welding force very advantageous. Because comes in the stretched state of the eccentric it to an "infinity point in the course of force ". In this position you can the welding gun very easily itself or the one to be welded Material damaged or even destroyed become. By using means to limit welding force it is ensured that the force curve is buffered in this "infinity point".
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Kopplung als Umlaufgetriebe oder als Exzentergetriebe oder als Hebelgetriebe ausgebildet ist. Durch die flexible Wahl eines geeigneten Getriebes lassen sich jeweils bedarfsgerechte Kraft/Weg-Verläufe erreichen. Es ist auch möglich zwei oder mehrere Getriebe (auch unterschiedliche Typen) zu koppeln. Dadurch können jeweils angepasste Kraftverläufe erreicht werden.Another advantageous embodiment the invention is that the coupling as a planetary gear or is designed as an eccentric gear or as a lever gear. Through the flexible choice of a suitable gearbox, each can Force / path curves tailored to requirements to reach. It is also possible to couple two or more gears (also different types). This allows adapted force profiles in each case can be achieved.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass mindestens ein Anlenkhebel durch ein weiteres Verbindungselement mit der Kopplung verbunden ist. Dadurch ist der Kraftfluss in der Schweißzange feiner justierbar.Another advantageous embodiment the invention resides in that at least one link lever another connecting element is connected to the coupling. This allows the force flow in the welding gun to be adjusted more precisely.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Verwendung der Vorrichtung für einen Schweißroboter. Diese Ausgestaltung ist für unterschiedliche Robotertypen geeignet, insbesondere für punktgesteuerte oder bahngesteuerte (z.B. beim Schmelzschweißen) Roboter.Another advantageous embodiment the invention lies in the use of the device for one Welding robots. This configuration is for different Suitable robot types, especially for point-controlled or path-controlled (e.g. during fusion welding) Robot.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich anhand der nun folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Soweit in unterschiedlichen Figuren Elemente mit gleichen Funktionalitäten beschrieben sind, sind diese mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Other advantages and details of Invention will emerge more advantageously from the following description embodiments and in connection with the figures. So far in different figures Elements with the same functionalities are described these marked with the same reference numerals.
Es zeigen:Show it:
Die Darstellung nach
Jeweils an den zweiten Schenkelelementen
Der Arbeitspunkt
Die Darstellung gemäß
Die Darstellung gemäß
In
In der „Null Grad Stellung" eines Exzentergetriebes
treten Übersetzungsverhältnisse
für die
Kraft und den Weg auf, die es unmöglich machen, eine lineare
Zuordnung zwischen Schweißkraft
und Motorstrom zu treffen. Die Schweißkraft kann somit nicht direkt über den
Motorstrom geregelt werden. Dieses Problem wird dadurch gelöst, indem
im Kraftfluss ein Sensor
Diese Art der Schweißkraftreduzierung oder Schweißkraftregelung ist nicht auf Exzentergetriebe beschränkt. Sie kann auch für Umlauf oder Hebelgetriebe eingesetzt werden.This type of welding force reduction or welding force control is not limited to eccentric gear. It can also be used for circulation or lever gear can be used.
Die Sensoren
Durch die beschriebene Schweißkraftregelung wird die Schweißqualität erhöht.Through the described welding force control the welding quality is increased.
Die Darstellung gemäß
Der Antrieb
Bei der Positionierung (Anfahren
des Arbeitspunktes) von Schweißzangen,
insbesondere Roboterschweißzangen
können
sehr leicht Ungenauigkeiten auftreten, die kompensiert werden müssen. Eine
Möglichkeit
für diese
Kompensierung der Positionierungsungenauigkeit liegt darin, die
starre Kopplung zwischen den Armen der Schweißzange und dem Roboterarm bei
Schließen
kurz vor Erreichen der Schweißposition
(Arbeitspunkt
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