DE19724371C1 - Punktschweißelektroden-Wechselvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum programmge­ steuerten Wechseln von Schweißelektroden von einem zu diesen koaxialen Schweißwerkzeugschaft an einem Punktschweißroboter, der den Schweißwerkzeugschaft mit der Schweißelektrode in eine Elektrodenablösevorrichtung ver­ bringt und nach dem Ablösen der Schweißelektrode in eine neue Schweißelektrode aus einem Zuführmagazin eindrückt, wobei die Ablösevorrichtung aus einer kraftschlüssigen Klemmvorrichtung für die jeweils eingebrachte Elektrode besteht.

Aus der DE 35 15 597 A1 ist es bekannt, an einer Roboter- Punktschweißvorrichtung eine Schweißkappen-Wechselvorrich­ tung anzuordnen, in die der Roboterarm den Schweißwerk­ zeugschaft mit der Schweißkappe hineinpositioniert, wenn die Kappe wegen ihrer Abnutzung und Verformung automatisch gewechselt werden soll. In dieser bekannten Wechselvor­ richtung befindet sich eine motorisch betriebene Spannvor­ richtung mit einer Verdreh- und Abziehvorrichtung, die nach dem Ablösen der Kappe diese in einen Auffangbehälter befördert. Anschließend positioniert der Roboterarm den Werkzeugschaft in eine Aufnahmeposition eines Elektroden­ magazins und drückt dort eine neue Kappe darauf. Der moto­ risch getriebene Kappenabzieher ist relativ aufwendig und benötigt Antriebsmedien- und Steuerleitungen, über die der Klemm- und Lösevorgang jeweils nach dem Eintauchen des Werkzeugschaftes mit der zu lösenden Kappe ausgelöst und ausgeführt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Elektrodenkappenabzie­ her wesentlich einfacherer Art zu schaffen, der ohne ge­ sonderte Antriebseinheit auskommt.

Die Lösung besteht darin, daß die Klemmvorrichtung mit ei­ nem Getriebe verbunden ist, das mindestens eine axiale oder laterale oder zirkulare Roboterbewegung des Schweiß­ werkzeugschaftes in eine relative Drehung der Elektrode gegenüber dem Werkzeugschaft umsetzt und diese dadurch von diesem löst, und Roboterbewegung weiter die Klemmvorrich­ tung öffnet und so die gelöste Elektrode freigibt, und eine weitere Roboterbewegung die Klemmvorrichtung in eine vorgegebene Ausgangsstellung zurückführt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Lösung der Elektroden wird mittels der Kraft des Ro­ boterarmes vorgenommen, wobei berücksichtigt ist, daß de­ ren Steuerung i. a. eine Punkt-zu-Punkt-Steuerung ist und keine aufwendige Bahnsteuerung. Der Weg der Elektrode am Roboterarm ist deshalb i. a. nicht exakt in beliebiger Richtung auszuführen sondern bevorzugt auf linearen oder kreisbogenförmigen Bahnabschnitten, die durch die einzel­ nen Freiheitsgrade der Roboter-Gliederantriebe vorgegeben sind.

Bevorzugt sind deshalb drei Beispiele von Lösevorrichtun­ gen der Elektrodenkappen anhand der Fig. 1 bis 6 be­ schrieben.

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsbild eines Schweißroboters;

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine erste Ausführung der Lösevorrichtung;

Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht der ersten Ausführung;

Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf eine Variante der ersten Ausführung;

Fig. 5 zeigt eine Aufsicht auf eine zweite Ausführung der Lösevorrichtung, wozu

Fig. 5A einen Schnitt A-A ist;

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführung der Lösevorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Schweißroboter R, R* an dessen einen Arm R ein Punktschweißwerkzeug mit einem Werkzeugschaft S angeordnet ist, der eine Elektrodenkappe E trägt. Der wei­ tere Schweißroboterarm R* ist dem ersten zugeordnet und trägt ebenfalls einen Werkzeugschaft S* und eine Punkt­ schweißelektrode E*. Durch Doppelpfeile ist angedeutet, in welcher Weise die Glieder der Roboterarme R, R* ver­ schwenkbar sind, so daß sie einen großen Arbeitsbereich bedienen können. Die Steuerung der Punkt-zu-Punkt-Positio­ nierung geschieht über die Steuervorrichtung ST. Zum Aus­ wechseln der Elektroden E, E* werden diese jeweils in eine Klemm- und Lösevorrichtung K verbracht, wo die Elektrode gelöst wird und in den Ablagebehälter AB zum Recyceln fällt. Der von der Elektrode befreite Schaft wird dann an das Ende des Magazins Z positioniert und dort in eine neue Elektrode EN eingepreßt, so daß dieser Arm dann wieder ar­ beitsfähig ist.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführung einer Lösevorrichtung L, die mit zwei gegeneinander verschiedlicher Klemmbacken B1, B2 ausgerüstet ist. Die Klemmung wird über eine Spann­ feder SF vorgenommen, die auf die Klemmbacke B1 einwirkt, welche durch eine Führung F1 in der Klemmrichtung ver­ schieblich gehalten ist. Die andere Klemmbacke B2 ist über eine dazu senkrechte Führung F2 beabstandet zur ersten Backe B1 gehalten, so daß die Elektrode E zwischen den Backen B1, B2 eingeklemmt wird. Oberhalb der Elektrode be­ findet sich der Werkzeugschaft S welcher durch eine Öff­ nung O hindurchgeführt ist, die sich in einem Getriebean­ triebsglied GA befindet. Dieses ist an einem zweiarmigen Hebel H angelenkt, dessen beiden Enden jeweils an einem Lenker L1, L2 angelenkt sind, welche jeweils mit einer zugehörigen Klemmbacke B1, B2 gelenkig verbunden sind.

Wird jeweils, nachdem der Schaft und die Elektrode in eine Anfangsposition eingebracht sind, in der die Elektrode sich neben einer Einlaufschräge ES der einen Klemmbacke B2 befindet, der Elektrodenschaft S parallel zu den Klemm­ backen B1, B2 bewegt, so wird der Getriebeantrieb GA mit­ verschoben, und über das Hebelgetriebe G1 wird die eine der Klemmbacken B2 in Richtung der Vorschubbewegung des Schaftes so verschoben, daß die Elektrode E auf den beiden angerauhten Klemmbacken B1, B2 abrollt. Durch diese Drehbewegung wird eine Verdrehung der Elektrode gegenüber dem Schaft S bewirkt, und diese löst sich und kann, sobald sie sich aus dem Klemmbackenbereich herausbewegt hat, frei von dem Schaft lösen und in den Ablagebehälter fallen.

Fig. 3 zeigt eine Frontansicht von dieser Vorrichtung in etwas größerem Maßstab und teilweise abgebrochen. Man er­ kennt, daß sich unten an dem Schaft S die Punktschweiß­ elektrode E befindet, die zwischen den beiden Klemmbacken B1, B2 gehalten ist. Auf die Klemmbacke B1 wirkt die Spannfeder SF in Richtung auf die Elektrode, wobei die Feder sich andererseits an dem Führungsblock F1 abstützt. Der Schaft S ist durch die Öffnung O des Getriebeantriebs­ gliedes GA hindurchgeführt. Dieses ist an den Hebel H an­ gelenkt, welcher wiederum an einer dargestellten Seite mit der Klemmbacke B1 gelenkig verbunden ist. Wenn die Elek­ trode sich vom Schaft gelöst hat und in den Freiraum der Klemmbacke B1 eingetreten ist, fällt sie durch den Durch­ bruch D in der Grundplatte der Lösevorrichtung L.

Fig. 4 zeigt eine Variante von der Vorrichtung mit einem Getriebe G1*, das ebenfalls die beiden Klemmbacken B1, B2 derart miteinander verknüpft, daß die Elektrode E auf den beiden Backenoberflächen, die vorzugsweise angerauht sind, abrollt. Hierzu ist das Getriebantriebsglied, dessen Öff­ nung O wiederum von dem Schaft S durchsetzt ist, mit einem Zahnradritzel ZR verbunden, das zu beiden Seiten in Zah­ nungen Z1, Z2 in Verlängerungsbereichen der Klemmflächen der Klemmbacken B1, B2 kämmt. Im übrigen ist eine der Ba­ cken B1 wiederum mit Klemmfedern versehen, und an den Bac­ ken sind Quer- bzw. Längsführungen wie im vorherigen Beispiel angeordnet.

Fig. 5 zeigt eine weitere Lösevorrichtung mit einem an­ dersartigen Getriebe G2. Bei diesem ist die Klemmvorrich­ tung K durch den Getriebantriebshebel GA mit einem Schwenkgelenk verbunden, dessen Schwenkachse SA parallel zur Elektrodenachse EA steht. Vorzugsweise ist der Getrie­ beantrieb GA außerdem verschieblich zu dem Schwenkgelenk gelagert, so daß der Antrieb der vom Roboter herrührt, nur mit einer Komponente senkrecht zu der Ebene geführt sein muß, die durch die beiden Achsen SA, ES festgelegt ist. Der Antrib kann also auch auf einem Kreisbogen einer Schwenkbewegung auch in beliebiger Lage zu der Ebene, die durch die beiden Achsen SA, EA bestimmt ist, erfolgen, was die Steuerung sehr vereinfacht. Auf diese Weise erfolgt eine Verschwenkung des Getriebeantriebsgliedes GA und da­ mit eine Verdrehung der eingeklemmten Elektrode E gegenü­ ber dem koaxialen Schaft. Die eine der Klemmbacken B3 be­ findet sich unmittelbar an dem Getriebeantriebsglied GA, und die andere Klemmbacke B4 ist über eine Klemmfeder FK gegen die Elektrode gepreßt.

Der Schnitt A-A ist in der Fig. 5A dargestellt, in dem man die Einlaufschrägen E3, E4 der Klemmbacken B3, B4 er­ kennen kann. Durch diese ist es ermöglicht, daß der Robo­ ter mit einer axialen Bewegung entlang der Elektrodenachse die Elektrode in die Klemmvorrichtung gegen die Kraft der Feder FK einbringen kann. Nachdem eine Verdrehung der Elektrode gegenüber dem Schaft stattgefunden hat und die Elektrode somit gelöst ist, kann der Schaft der etwas grö­ ßer im Durchmesser ist als die Elektrode über die Einlauf­ schrägen E3, E4 die Klemmung lösen und das Herausfallen der losen Elektrode bewirken.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung der Lösevorrichtung L. Hierbei ist das Getriebe G3 durch ein Gewinde gegeben, das durch eine langezogene Wendel W gebildet ist. Diese Wendel W umschließt einen hohlzylindrischen Innenkörper, der in Passfedern P1, P2 verdrehsicher die Klemmbacken B5, B6 enthält. Der gewindetragende Innenkörper ist durch ei­ ne Rückstellfeder F axial beaufschlagt und in der Aus­ gangsstellung gegen einen Anschlagkragen des äußeren Ge­ häuses gehalten. Die Klemmbacken B5, B6 besitzen Einfüh­ rungsschrägen, so daß die Elektrode dort axial eingeführt werden kann, wobei die eine der Klemmbacken B5 durch eine Klemmfeder FK angedrückt wird. Bei dem weiteren axialen Einpressen der Elektrode durch den Roboter führt der innere Gewindekörper eine Drehung aus, welche die Elektro­ denkappe von dem Schaft löst. Die Drehbewegung kommt zum Stillstand, wenn die Spreizanschläge SP zwischen der Klemmbacke B5 und dem äußeren Gehäuse zur Wirkung kommen, wodurch die Backe B5 gegen die Kraft der Klemmfeder FK ge­ öffnet wird und die Elektrode austritt und herausfällt.

Statt einer gesonderten Klemmfeder FK kann diese auch integriert mit den Klemmbacken B5, B6 ausgebildet sein, indem diese aus einem geschlitzten Zylinder hergestellt sind.

Die verschiedenen Beispiele können selbstverständlich vom Fachmann in unterschiedlichen Kombinationen und Abwandlun­ gen ausgebildet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum programmgesteuerten Wechseln von Schweißelektroden (E, E*) von einem zu diesen koaxialen Schweißwerkzeugschaft (S, S*) an einem Punktschweißrobo­ ter (R, R*), der den Schweißwerkzeugschaft (S, S*) mit der Schweißelektrode (E, E*) in eine Elektrodenablösevorrich­ tung (L) verbringt und nach dem Ablösen der Schweißelek­ trode (E, E*) in eine neue Schweißelektrode (EN) aus einem Zuführmagazin (Z) eindrückt, wobei die Ablösevorrichtung (L) aus einer kraftschlüssigen Klemmvorrichtung (K) für die jeweils eingebrachte Elektrode (E, E*) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (K) mit einem Getriebe (G1, G2, G3) verbunden ist, das mindestens eine axiale oder laterale oder zirkulare Roboterbewegung des Schweißwerkzeugschaftes (S) in eine relative Drehung der Elektrode (E) gegenüber dem Werkzeugschaft (S) umsetzt und diese dadurch von diesem löst, und die Roboterbewegung weiter die Klemmvorrichtung (K) öffnet und so die gelöste Elektrode (E) freigibt, und eine weitere Roboterbewegung die Klemmvorrichtung (K) in eine vorgegebene Ausgangsstel­ lung zurückführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (K) aus zwei die Elektrode (E) kraftschlüssig, senkrecht zur Elektrodenachse angreifenden im wesentlichen parallelen Klemmbacken (B1, B2) beim Antrieb des Getriebeantriebsgliedes (GA) durch den in die Öffnung (O) eingeführten Schweißwerkzeugschaft (S) parallel und in entgegengesetzter Richtung zueinander bewegen, wobei die Elektrode (E) abgedreht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (G1) aus einem zweiarmigen Hebel (H) be­ steht, dessen Enden jeweils über Lenker (L1, L2) mit den Klemmbacken (B1, B2) verbunden sind, und dessen Mittel­ punkt mit dem Getriebeantriebsglied (GA) gelenkig verbun­ den ist, das eine Öffnung (O) aufweist, die im Betrieb vom Werkzeugschaft (S) in loser Passung durchsetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (G1*) aus einem an dem Getriebeantriebs­ glied (GA) drehbar gelagertem Zahnritzel (ZR) besteht, das in Zahnungen (Z1, Z2) der Klemmbacken (B1, B2) kämmt, von denen eine in der Antriebsrichtung festgelegt und die an­ dere verschieblich gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine der Klemmbacken (B1) in Richtung auf die Elektrode (E) federbelastet beaufschlagt ist und mindestens eine der Klemmbacken (B2) an ihrer Klemmfläche eine Einlaufschräge (E5) bis auf eine ein­ gangsseitige Weite, die größer als der maximal zu erfas­ sende Elektrodendurchmesser ist, aufweist, die sich in der Ausgangsstellung unter der Öffnung (O) befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (B3, B4) der Klemmvorrichtung (K) in axialer Richtung Einlaufschrägen (E3, E4) aufweist und achsparallel zur Elektrodenachse (EA) um eine Schwenkachse (SA) schwenkbar gelagert ist und der Werkzeugschaft (S) robotergesteuert zuerst die Elektrode (E) axial zwischen die Klemmbacken (B3, B4) schiebt, dann eine Schwenkbewe­ gung um die Schwenkachse (SA) ausführt, dann axialbewegt die Klemmbacken (B3, B4) öffnet und lateral zurück­ schwenkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (K) zu der Schwenkachse (SA) ver­ schieblich gelagert ist, wodurch nur eine Richtungskompo­ nente der robotergesteuerten Bewegung des Werkzeugschaftes (S) die Schwenkbewegung um die Schwenkachse (SA) ausführt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (B5, B6) als Zylinderschalen mit einem konischen Einlauf ausgebildet sind, die außenseitig in ei­ ner Schraubenwendel verdrehbar gehalten sind und axial mit einer Rückstellfeder (GF) federbelastet in Richtung auf den Werkezugschaft (S) gegen einen Anschlag gehalten sind und axial gegen die Rückstellfeder (F) in eine Lösestel­ lung verschoben auf einen Spreitzeranschlag (SP) treffen, der die Klemmbacken (B5, B6) so weit auseinander sperrt, daß die gelöste Elektrode (E) austreten kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (B5, B6) einstückig an einem längsge­ schlitzten Federstahlzylinder ausgebildet sind.