DE19823137A1 - Vorrichtung zum vollautomatischen Wechseln von Elektrodenkappen an Punktschweißrobotern - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum voll­ automatischen Wechseln von Elektrodenkappen an Punkt­ schweißrobotern.

Bei derartigen Punktschweißrobotern müssen die an den Schweißzangen vorgesehenen, den Spitzenbereich der Elek­ troden abdeckenden Verschleißkappen von Zeit zu Zeit ausge­ wechselt werden. Diese Schweißkappen werden in der Regel mittels Kegelsitz und des Aufbringens einer gewissen Ver­ preßkraft auf den Elektroden gehalten und müssen dann von Hand entfernt werden, wobei es auch bekannt ist, hierzu Quetschwerkzeuge einzusetzen, um die Kappen etwas zu ver­ formen, um das Abschlagen zu erleichtern. Bei derartigen Wechseln der Verschleißkappen ist nie ganz ausgeschlossen, daß die Grundelektrode beschädigt wird, was zu erheblichen Stillstand- bzw. Ausfallzeiten derartiger Punktschweißrobo­ ter führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der ein Auswechseln der Elektrodenkappen möglichst automa­ tisiert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Vorrich­ tung der eingangs bezeichneten Art gelöst durch eine an die zu wechselnde Kappe greifende Aufnahme, einen an der Auf­ nahme angebrachten Schwing- bzw. Schlagstößel und eine vom Roboterarm erreichbare Magazinposition mit wenigstens einer neuen Elektrodenkappe.

Durch die die Kappe hintergreifende Aufnahme an einem Schwing- bzw. Schlagstößel ist es möglich, das Abschlagen der Kappen zu automatisieren. Durch das unmittelbare Vorse­ hen einer vom Roboterarm erreichbaren Magazinposition für neue Elektrodenkappen kann auch das nachfolgende Bestücken mit neuen Elektrodenkappen vollautomatisch durchgeführt werden.

Der erfindungsgemäße Elektrodenkappenwechsler ist im Ar­ beitsraum eines Industrie-Roboters voll integrierbar, durch entsprechende Anpassung der den Roboter steuernden Software kann in bestimmten Abständen ein Auswechselschritt in den Prozeßablauf eingeführt werden, der durch die erfindungs­ gemäße Vorrichtung so kurz gestaltet ist, daß er den norma­ len Arbeitstakt eines solchen Punktschweißroboters kaum oder nur geringfügig unterbricht.

In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Schwing- bzw. Schlagstößel mit einer Schalteinrichtung zum Auslösen eines Antriebes durch eine Wegverstellung durch die Schweißelek­ trode des Schweißroboters versehen ist. Dies kann bei­ spielsweise dadurch geschehen, daß bei Einfahren des ent­ sprechenden Schweißstangenelementes mit Hintergreifen der Abschlagaufnahme am Schlagstößel die Schweißzange den ela­ stisch aufgehängten Stößel über eine gewisse Wegstrecke an­ hebt, um damit ein Einschalten des Schwing- bzw. Schlag­ stößels auszulösen. Ist die Kappe abgeschlagen, fällt der Schlagstößel in seine untere Totpunktlage und schaltet den Schwing- bzw. Schlagtrieb damit wieder automatisch aus.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Antrieb des Schwing- bzw. Schlagstößels pneumatisch oder elektrisch erfolgt. Natürlich sind hier auch andere Antriebe möglich, ein pneumatischer Antrieb bietet sich in der Regel schon deswegen an, weil an den meisten Arbeitsplätzen, an denen derartige Roboter tätig sind, Druckluft problemlos zur Ver­ fügung gestellt werden kann, ähnlich problemlos wie elek­ trische Energie.

Zum Recyceln der abgeschlagenen verbrauchten Elektrodenkap­ pen weist die Vorrichtung eine Auffangeinrichtung zur Auf­ nahme dieser abgeschlagenen Elektrodenkappen unterhalb des Schlagwerkzeuges auf. Eine weitere Ausgestaltung der Erfin­ dung besteht darin, ein Nachrollmagazin zur Freigabe eines Paares von Elektrodenkappen im Arbeitsraum des Roboterarmes vorzusehen, wobei die Erfindung nicht auf solche hier be­ reits erwähnte Magazine eingeschränkt ist. Es können Rei­ henmagazine sein, in denen beispielsweise Paare von neuen Kappen mit den Aufnahmeöffnungen nach außen weisend einge­ klemmt sind, so daß die von ihren Außenkappen befreiten Elektroden an den Schweißzangen von außen über die Kappen geführt und durch Schließen der Schweißzangen an ihren Elektroden mit den neuen Kappen bestückt werden können. Da­ mit läßt sich auch der Klemmdruck einstellen, mit dem die Kappen aufgepreßt werden, was wiederum das Abschlagen be­ einflußt.

Dabei kann in Ausgestaltung vorgesehen sein, daß die Elek­ trodenkappen in der Übernahmeposition den gleichen Abstand wie in der gewünschten Arbeitsposition aufweisen. Damit ist eine einfache Fehlersteuerung möglich, wenn namlich bei­ spielsweise beim Übernehmen der Elektrodenkappen die Schweißzange nicht ihre gewünschte Endlage erreichen kann, was zu einer unmittelbaren Fehlermeldung führt, so daß ein fehlerfreies Wechseln der Verschleißkappen sichergestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung den Bereich einer Schweißstange mit Elektroden und Elektroden­ kappen,

Fig. 3 eine vergrößerte Detaildarstellung der Auf­ nahme zum Abschlagen der Elektrodenkappen,

Fig. 4 und 5 Einzelheiten von Bereitstellungsmagazinen für neue Elektrodenkappen,

Fig. 6 eine vereinfachte Detaildarstellung einer ab­ gewandelten Ausführungsform der Aufnahme zum Abschlagen der Elektrodenkappen mit vergrö- ßerter Einzelheit in Fig. 6a sowie in

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Tandemab­ schlagvorrichtung nach der Erfindung.

Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung wird von einer Schlageinrichtung 2 mit einem Schlagstößel 3 gebildet, die in einem Gehäuse 4 von einem Ständer 1a untergebracht ist. Der Schlagstößel weist eine Aufnahme 5 auf, um die an ei­ nem in Fig. 1 nur angedeuteten Zangenelement 6 vorgesehene Elektrode 7 so zu umgreifen, daß die abzuschlagende Kappe 8 hintergriffen wird, wie dies in Fig. 3 näher dargestellt ist. Um Toleranzen ausgleichen zu können, kann das Gehäuse 4 am Ständer 1a elastisch aufgehängt und/oder in seiner La­ ge einstellbar sein.

Die Einrichtung ist dabei so getroffen, daß etwa durch An­ heben der Aufnahme 5 am Schlagstößel 3 über einen Schalter der Antrieb des Schlagstößels ausgelöst wird, der dann ge­ mäß Doppelpfeil 9 durch Schwingen oder Schlagen die aus zu­ wechselnde Kappe 8 abschlägt. Fällt die Kappe 8 in einen unter dem Werkzeug vorgesehenen Aufnahmebehälter 10, fällt der Schlagstößel 3 in seine untere Totpunktlage und schal­ tet damit den Antrieb 2 wieder ab.

Handelt es sich beispielsweise um einen pneumatischen An­ trieb, kann am Gehäuse 4 ein üblicher Pneumatik-Anschluß 11 vorgesehen sein.

Um unterschiedliche Werkzeuge, z. B. unterschiedliche Auf­ nahmen 5 bzw. unterschiedliche Stößel 3, zu ermöglichen, ist eine hier nur andeutungsweise wiedergegebene Wechsel­ einrichtung 12 vorgesehen.

Angedeutet ist im oberen Bereich der Vorrichtung 1 auch ein Aufnahmemagazin 13 für neue Kappen 8, die paarweise Kopf an Kopf in Klemmen 14 vorgesehen sein können. Zur Aufnahme greift die entsprechende Schweißzange hier von oben über ein mittleres Stegblech 15 des in Seitenansicht T-förmigen Magazins 13, wobei das Stegblech 15 etwa die gleiche Stärke der Bleche aufweist, die es zu verschweißen gilt. Damit wird erreicht, daß bei Einfahren der Elektroden in die Öff­ nungen der Elektrodenkappen 8 und Verklemmen gegen das mittlere Stegblech 15 die Zange ihren genauen Schließwinkel annehmen kann, den sie auch zum Schweißen einnimmt und etwa bei Nichterreichen dieses Schließwinkels eine Fehlerinfor­ mation an eine hier nicht näher dargestellte elektronische Steuerung weitergibt. Das Magazin 13 ist zweckmäßig wie das Gehäuse 4 elastisch gelagert und/oder in seiner Position einstellbar, um Zugriffsunterschiede der Zange am Roboter, z. B. durch Toleranzen, ausgleichen zu können.

Das Magazin 13 kann auch, wie in Fig. 4 angedeutet, als Ma­ gazinrutsche ausgebildet sein, die in ihrer unteren Posi­ tion ein Paar von Elektrodenkappen freigibt, die von den Elektroden der aufgefahrenen Schweißzange durch Einschwen­ ken übernommen werden können.

Zusammenfassend ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung die folgende:
Wird z. B. nach einem vorbestimmten Zeitintervall oder nach über Sensoren erfaßbarem festgestellten Verschleiß ein Wechseln der auf den Elektroden 7 sitzenden Elektrodenkap­ pen 8 notwendig, fährt der Schweißroboter mit seinem Aus­ legerarm und seiner in den Figuren nur angedeuteten Schweißzange 6 in die Aufnahme 5 am Schlagstößel 3. Durch eine nach oben gerichtete Bewegung des Roboterarmes wird der beweglich gelagerte Schlagstößel 3 in Richtung des Pfeiles 16 in Fig. 3 nach oben angehoben, wodurch ein Ein­ schalten des Schlagantriebes erfolgt.

Nach Abschlagen der Elektrodenkappe 8 fällt diese in den Aufnahmebehälter 10, der darunter angeordnet ist, gleich­ zeitig fällt der Schlagstößel 3 in Richtung des Pfeiles 17 in Fig. 3 nach unten und schaltet damit bei Erreichen einer unteren Totpunktlage den Antrieb aus.

In gleicher Weise wird die zweite Elektrodenkappe der Schweißzange 6 abgeschlagen.

Nunmehr fährt der Roboterarm mit der Schweißzange 6 zum Ma­ gazin 13 in eine Übernahmeposition und ergreift mit seinen freien Enden die Elektroden 7, indem er die Zange gemäß den Pfeilen 18 in Fig. 4 schließt und die Schweißkappen 8, die paarweise im Magazin 13 gelagert sind.

Wie sich aus Fig. 4 ergibt, ist zwischen den beiden Kappen 8 ein Blech 15 vorgesehen, das der Stärke der zu verschwei­ ßenden Bleche, die es zu bearbeiten gilt, entspricht, so daß bei Nichterreichen der Endposition der Zangen oder ähn­ lichen Fehlpositionen ein Fehler im Ergreifen der Kappen 8 festgestellt werden kann. Eine ähnliche Positionierung der Kappen 8 ist in einem Rollmagazin in Fig. 5 angedeutet. Hier rutschen von oben kommend paarweise die Kappen 8 nach unten in die dargestellte Entnahmeposition unter Zwischen­ lage eines Abstandhaltebleches 15a mit gleicher Funktion wie zuvor beschrieben.

In den Fig. 6 und 6a ist eine Aufnahme 5' zum Abschlagen der Kappen 8 dargestellt, die an den Kappen 8 derart an­ greift, daß sich ein kleiner Span 19 bildet, so daß die Ab­ schlagkräfte in die Kappe 8 eingeleitet werden können.

Die Fig. 7 zeigt die Möglichkeit, die Aufnahme 5a als Tandemaufnahme zu gestalten zum Abschlagen von beiden Kap­ pen der Zange, wobei die Schlagkraft F entsprechend auf die Schlagstößel 3a wechselseitig aufbringbar ist, wie dies in Fig. 7 strichpunktiert angedeutet ist. Dadurch ist das Ab­ schlagen zweier gegenüberliegender Verschleißkappen ohne Roboterdrehung möglich.

Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Statt der hier dargestellten horizontalen Magazinform und der Rutsche können auch Schwingtöpfe mit Linearförderern als Magazin vorgesehen sein u. dgl. mehr. Ist dies gewünscht, kann im Gehäuse 4 um den Ständer 1a die Abschlageinrichtung auch andere Positio­ nen einnehmen, etwa eine um 180° gegenüberliegende Posi­ tion, um einem benachbarten Roboter wechselweise zur Verfü­ gung zu stehen, Zwischenpositionen können in gleicher Weise eingenommen werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum vollautomatischen Wechseln von Elektro­ denkappen an Punktschweißrobotern, gekennzeichnet durch eine an die zu wechselnde Kappe (8) greifende Aufnahme (5), einen an der Aufnahme (5) angebrachten Schwing- bzw. Schlagstößel (3) und eine vom Roboterarm erreichbare Maga­ zinposition mit wenigstens einer neuen Elektrodenkappe (8).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwing- bzw. Schlagstößel (3) mit einer Schaltein­ richtung zum Auslösen seines Antriebes (2) durch eine Weg­ verstellung durch die Schweißelektrode (7) des Schweißrobo­ ters versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) des Schwing- bzw. Schlagstößels pneuma­ tisch oder elektrisch erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auffangeinrichtung (10) zur Aufnahme der abge­ schlagenen Elektrodenkappen (8) unter dem Schlagwerkzeug (3, 5) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachrollmagazin (13a) zur Freigabe eines Paares von Elektrodenkappen (8) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkappen (8) in der Übernahmeposition den gleichen Abstand wie in der gewünschten Arbeitsposition aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Doppelaufnahme (5a) zum synchronen Wechseln eines Paa­ res von zu wechselnden Kappen (8).