DE202004004382U1

DE202004004382U1 - Schweißhilfsvorrichtung

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Publication number: DE202004004382U1
Application number: DE200420004382
Authority: DE
Original assignee: BOLLERMANN CHRISTINE; HORLACHER TOMAS
Current assignee: BOLLERMANN CHRISTINE; HORLACHER TOMAS
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2014-03-19

Abstract

Schweißhilfsvorrichtung (1), mit der ein Schweißgerät, insbesondere ein Laserschweißgerät mit einer Schweißoptik (7) und einem Laserschweißstrahlgenerator, relativ zu einem Werkstück, das geschweißt werden soll, ortsunabhängig und verfahrbar gerollt werden kann,
mit einem Basisrahmen (3), insbesondere viereckigen Basisrahmen (3),
mit einer im Wesentlichen senkrecht zum Basisrahmen angeordneten Säule (2),
mit einem mit der Säule in Verbindung stehenden Längsbalken (4) und
mit einem mit dem Längsbalken in Verbindung stehenden Querbalken (6)
dadurch gekennzeichnet, dass
der Querbalken in eine Richtung vom inneren Bereich des Basisrahmens weg frei verschiebbar ist,
so dass in dem Raum zwischen dem Querbalken und der Säule wenigstens ein Teil des zu schweißenden Werkstücks anordnenbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißhilfsvorrichtung mit der ein Schweißgerät, insbesondere ein Laserschweißgerät mit einer Schweißoptik und einem Laserschweißstrahlgenerator, relativ zu einem Werkstück, das geschweißt werden soll, ortsunabhängig bewegbar ist, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 oder 2.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Hilfsmittel zur Entlastung von schweißendem Personal bekannt, vor allem in dem Bereich von automatisierten Schweißstraßen, die z.B. im Automobilbau eingesetzt werden. Als Beispiel sei die deutsche Offenlegungsschrift DE 196 23 265 angeführt. Derartige Hilfsvorrichtungen sind jedoch in der Regel auf großindustrielle Anlagen beschränkt.
Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen sind in den EP 0 515 069 und EP 1 050 362 beschrieben. Die EP 0 515 069 beschreibt einen Auslegerarm, der zweigeteilt ist, wobei die beiden Teile gegeneinander parallel verschiebbar sind. Weiterhin ist eine Rotationsbewegung des Auslegerarms vorgesehen. Schließlich ist die gesamte Vorrichtung noch in der Höhe verstellbar. Diese Vorrichtung ist jedoch stationär und für Laserschweißanlagen nur bedingt geeignet. Eine mobile Einheit ist aus der EP 1 050 362 bekannt. Diese Vorrichtung hat einen langen Auslegerarm, der die Schweißeinheit trägt. Mit Hilfe von Hydraulikzylindern wird die Verstellung im Raum erzielt. Diese Anordnung ist vergleichsweise kompliziert zu verstellen und an die jeweiligen Schweißobjekte heranzuführen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schweißhilfsvorrichtung bereitzustellen, mit der ein Schweißgerät ortsunabhängig fahrbar ist. Das Schweißgerät soll ferner eine gute Zugänglichkeit des Werkstückes gewährleis ten. Insbesondere soll die Schweißhilfsvorrichtung für Laserschweißgeräte geeignet sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schweißhilfsvorrichtung nach Anspruch 1 und eine solche nach Anspruch 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Schweißhilfsvorrichtung weist einen Basisrahmen auf, mit einer im Wesentlichen senkrecht zum Basisrahmen angeordneten Säule. Diese Säule, die auch als Hauptsäule oder Tragsäule bezeichnet werden kann, steht in Verbindung mit einem Längsbalken, welcher wiederum in Verbindung steht mit einem Querbalken. An dem Querbalken ist das ausführende Organ der Schweißvorrichtung, bspw. die Schweißoptik, angeordnet. Es ist vorgesehen, dass der Querbalken und damit die Schweißoptik in zumindest drei Raumrichtungen, das heißt entlang der x-, y- und z-Achse verschiebbar ist. Infolgedessen kann das schweißende Werkstück vorteilhaft zwischen Säule, Basisrahmen und dem Querbalken angeordnet werden, ohne dass aufwändige hydraulische Verstellmittel vorgesehen sein müssen.
Die Verstellbarkeit des Querrahmens wird insbesondere gewährleistet, da eine Relativbewegung zwischen Säule und Längsbalken und eine Relativbewegung zwischen Längsbalken und Querbalken möglich ist. So ist der Längsbalken an der Säule höhenverstellbar. Weiterhin kann der Längsbalken horizontal bewegt werden, d.h. der Abstand der Enden des Längsbalkens zur Säule ist veränderbar. Schließlich ist die relative Position des Querbalkens zum Längsbalken veränderlich durch eine Horizontalbewegung des Querbalkens.
Die Beweglichkeit wird gewährleistet durch Schlitten, die in entsprechend gestaltete Profile eingreifen. Im Ergebnis lässt sich somit eine leichtgängige, aber auch stabile Verschiebung erzielen. Die Höhenverstellung des Längsbalkens wird bevorzugt über eine Linearführung bewerkstelligt, wobei eine Präzision von ca. 1/100 bis zu 5/100 mm in der Höhe möglich wird.
Bevorzugt ist die Halterung, die bspw. die Laseroptik trägt, mit dem Querbalken über ein Kugelgelenk verbunden, so dass zusätzlich Drehbewegungen möglich sind.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den Profilen von Säule, Längsbalken und/oder Querbalken Anschlagselemente vorgesehen sind, so dass die Bewegungsfreiheit der Höhenverstellung des Längsbalkens und des Querbalkens in Verschiebungsrichtung begrenzt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. In der einzigen 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführung einer Schweißhilfsvorrichtung in perspektivischer Darstellung gezeigt.
Die Schweißhilfsvorrichtung 1 weist einen Basisrahmen 3 auf, auf dem eine Säule 2 angeordnet ist. Die Säule 2 ist im Wesentlichen senkrecht zum Basisrahmen 3 angeordnet. Zur Stabilisierung können entsprechende Verstrebungen vorgesehen sein, bspw. Verstärkungswinkel 13 und eine Stütze 9. Mit der Säule steht ein Längsbalken 4 in Verbindung, mit welchem wiederum ein Querbalken 6 in Verbindung steht. Aus der Darstellung der 1 ergibt sich die Anordnung von Säule 2, Längsbalken 4 und Querbalken 6 relativ zueinander. Während die Säule 2 vertikal angeordnet ist, sind der Längsbalken 4 und der Querbalken 6 horizontal angeordnet. Weiterhin stehen sämtliche dieser Elemente senkrecht aufeinander. Die Säule 2, der Längsbalken 4 und der Querbalken 6 erstrecken sich folglich in alle drei Raumrichtungen, nämlich in x-, y- und z-Richtung, wie angedeutet durch die entsprechende Pfeildarstellung 14.
Am Querbalken 6 ist über ein entsprechendes Profil 5 die Schweißoptik 7 angeordnet. Die Schweißoptik 7 ist im Ausführungsbeispiel der 1 in einer Halterung 8 angeordnet, welche über ein Kugelgelenk 19 mit dem Profil 5 und damit mit dem Querbalken 6 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist eine Laserschweißoptik 7 dargestellt. Anstelle einer Schweißoptik kann jedoch auch jedes andere, den Schweißvorgang ausführende Organ einer anderen Schweißvorrichtung entsprechend angeordnet sein. Aufgrund der vergleichsweise schwierigen Handhabbarkeit der Laserschweißoptik ist die Schweißhilfsvorrichtung 1 jedoch besonders für Laserschweißgeräte geeignet. In der Halterung 8 kann die Schweißoptik 7 optimal aufgenommen werden und gleichzeitig wird sowohl eine gute Führung der Schweißoptik und damit des Schweißstrahles erzielt, als auch eine präzise Einstellung ermöglicht. Der Laserschweißstrahlgenerator ist in der Darstellung der 1 nicht gezeigt. Er kann jedoch sowohl auf dem Basisrahmen 3 angeordnet werden, als auch neben der Schweißhilfsvorrichtung 1.
Die Schweißhilfsvorrichtung 1 weist nun etliche Verstellmöglichkeiten auf. Zum einen ist der Längsbalken 4 und damit die Schweißoptik 7 entlang der Säule 2 höhenverstellbar, wie angedeutet durch den Doppelpfeil 15. Der Längsbalken 4 wiederum ist horizontal verschiebbar in Relation zur Säule 2, wie angedeutet durch den Doppelpfeil 16. Der Querbalken 6 wiederum ist ebenfalls horizontal verschiebbar, jedoch in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht auf der Verschieberichtung des Längsbalkens 4 steht, wie angedeutet durch den Pfeil 17. Damit ist die Schweißoptik 7 in x-, y- und z-Richtung verstellbar. Die Verstellmöglichkeit erfolgt mit Hilfe von Schlitten mit entsprechenden Linearführungen. In der Darstellung der 1 sind die beiden Schlitten 20 und 21 schematisch dargestellt. Über den Schlitten 20 wird die Höhenverstellbarkeit, d.h. die Verschiebemöglichkeit in x-Richtung ermöglicht, und über den Schlitten 21 die Verschiebung in Horizontalrichtung, d.h. in z-Richtung, des Längsbalkens 4. Durch die Linearführung ist eine präzise und doch leichtgängige Führung möglich.
Zusätzlich wird über das Kugelgelenk 19 eine weitere Verstellmöglichkeit, genauer eine rotatorische Verstellmöglichkeit bereitgestellt, wie angedeutet durch den Pfeil 18. Hierdurch kann die Ausrichtung der Schweißoptik 7 zum Werkstück, das in der Darstellung der 1 nicht gezeigt ist, weiter optimiert werden. Im Ergebnis ist somit die Ausrichtung der Schweißoptik entlang sämtlicher sechs Freiheitsgrade möglich. Vorteilhaft an der Schweißhilfsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, dass diese Verstellmöglichkeit auf einfache Art und Weise ermöglicht wird, ohne jedoch an Präzision einzubüßen. Der Aufbau der Schweißhilfsvorrichtung 1 ist vergleichsweise klein, insbesondere im Vergleich mit den üblichen Fertigungsstraßen. Weiterhin ist die Anordnung mobil und kann ortsunabhängig verschoben werden.
Die Mobilität der Schweißhilfsvorrichtung 1 wird durch entsprechende am Basisrahmen 3 befestigte Räder 12 gewährleistet. Diese sind insbesondere gefedert. Auf dem Basisrahmen 3 sind sämtliche benötigten Hilfsmittel und Vorrichtungen anordenbar. So kann bspw. der Laserschweißstrahlgenerator auf diesem abgestellt werden. Weiterhin hat auch zusätzlich benötigtes Werkzeug oder ähnliche Mittel darauf Platz. Auf der Bodenfläche 10 sind überdies entsprechende Gewichte anordenbar, um die Kippsicherung der Schweißhilfsvorrichtung 1 zu gewährleisten. Diese Bodenfläche 10 ist insbesondere teleskopierbar. Als in der Praxis geeignet haben sich Gegengewichte in der Größenordnung von 10 kg bis 100 kg, insbesondere von 25 kg als ausreichend herausgestellt. An der Säule 2 kann überdies ein Steuergerät oder Elektroantrieb 11 angeordnet sein, der die nötigen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die für die Verstellbarkeit und eventuell auch für den Schweißvorgang benötigt werden, aufnimmt. Auf der dem Steuergerät 11 gegenüberliegenden Seite kann eine weiterer Rahmen vorgesehen sein, der z. B. den Schweißgenerator oder anderes notwendiges Werkzeug trägt oder sichert. Die Fläche zwischen dem Basisrahmen kann sowohl offen als auch mit einem Boden abgedeckt sein. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Höhenverstellung des Längsbalkens 4 durch wenigstens einen elektrischen Zylinder als Hubachse gewährleistet wird.
Auch der Vortrieb des Längsbalkens 4 kann durch einen weiteren elektrischen Zylinder vorgenommen werden.
Die Schweißhilfsvorrichtung 1 ist bevorzugt leicht auf- und abbaubar. Ferner sind klappbare Elemente vorgesehen. So kann die Halterung 8 durch Lösen von nur wenigen Schrauben, insbesondere 2 Schrauben, von dem Querbalken 6 abgenommen werden. Ähnlich ist auch der Querbalken 6 durch Lösen von nur wenigen Schrauben von dem Längsbalken 4 abnehmbar. Auch die anderen Elemente können so abnehmbar gestaltet sein. Weiterhin ist insbesondere die Säule 2, eventuell in Verbindung mit dem Längsbalken 4, auf die Säule umklappbar gestaltet. Dadurch kann die Schweißhilfsvorrichtung 1 auf einfache Art und Weise sowohl auf- als auch abgebaut werden. Sie ist dadurch gut transportierbar, was sich insbesondere im mobilen Einsatz bewährt hat.
Die Schweißhilfsvorrichtung 1 ist aus Metallprofilen unterschiedlicher Art zusammengesetzt. Bevorzugt wird Aluminium eingesetzt, da Aluminium zum einen gut belastbar ist und zum anderen ein geringes Eigengewicht aufweist. Die Profile werden entsprechend zu der Schweißhilfsvorrichtung 1 angeordnet und verbunden. Die Säule 2 hat bevorzugt eine Höhe von 1,5 m bis 2 m. Das hierfür verwendete Profil liegt in einem Bereich von 80 mm × 80 mm bis 120 mm × 120 mm. Der Querschnitt kann sowohl quadratisch als auch rechteckig sein. Auch der Basisrahmen ist insbesondere rechteckig. Durch die Räder 12 wird der Basisrahmen 3 vom Untergrund beabstandet. So ist er insbesondere ca. 0,2 m vom Boden hochgehoben. Der Längsbalken weist insbesondere eine Länge von 1,20 m bis 2 m, vorzugsweise 1,50 m auf. Das Profil 5 hat eine bevorzugte Länge von 30 cm und hat eine Profilabmessung von 70 mm × 20 mm. Der Querbalken 6 hat schließlich bevorzugt eine Länge zwischen 30 cm und 80 cm, z. B. 40 cm, und ist aus einem Profil mit dem Abmessungen 80 mm × 40 mm gefertigt. Mit einer solchen Auslegung kann eine beschriebene Schweißhilfsvorrichtung Kraft bis zu 10.000 N aufnehmen und den Bediener erfolgreich entlasten, so dass er sich auf das Werkstück und die zu lösende Schweißaufgabe konzentrieren kann. Aus einschlägigen Tabellenwerken von Profilherstellern kann die erfindungsgemäße Schweißhilfsvorrichtung für andere Kräfte und Gewichte adaptiert werden.

Claims

Schweißhilfsvorrichtung (1), mit der ein Schweißgerät, insbesondere ein Laserschweißgerät mit einer Schweißoptik (7) und einem Laserschweißstrahlgenerator, relativ zu einem Werkstück, das geschweißt werden soll, ortsunabhängig und verfahrbar gerollt werden kann, mit einem Basisrahmen (3), insbesondere viereckigen Basisrahmen (3), mit einer im Wesentlichen senkrecht zum Basisrahmen angeordneten Säule (2), mit einem mit der Säule in Verbindung stehenden Längsbalken (4) und mit einem mit dem Längsbalken in Verbindung stehenden Querbalken (6) dadurch gekennzeichnet, dass der Querbalken in eine Richtung vom inneren Bereich des Basisrahmens weg frei verschiebbar ist, so dass in dem Raum zwischen dem Querbalken und der Säule wenigstens ein Teil des zu schweißenden Werkstücks anordnenbar ist.
Schweißhilfsvorrichtung (1), mit der ein Schweißgerät, insbesondere ein Laserschweißgerät mit einer Schweißoptik (7) und einem Laserschweißstrahlgenerator, zu einem Werkstück, das geschweißt werden soll, ortsunabhängig und verfahrbar gerollt werden kann, mit einem Basisrahmen (3), insbesondere viereckigen Basisrahmen (3), mit einer im Wesentlichen senkrecht zum Basisrahmen (3) angeordneten Säule (2), mit einem mit der Säule (2) in Verbindung stehenden Längsbalken (4) und mit einem mit dem Längsbalken (4) in Verbindung stehenden Querbalken (6) dadurch gekennzeichnet, dass der Längsbalken (4) höhenverstellbar an der Säule (2) verschiebbar gelagert ist und der Längsbalken (4) über nahezu seine gesamte Länge in einem Winkel von ca. 90° zur Säule (2) verschiebbar gelagert ist, an dessen einem Ende ein Querbalken (6) angeordnet ist, der in einem Winkel von ca. 90° zum Längsbalken (4) über nahezu seine gesamte Länge verschiebbar gelagert ist.
Schweißhilfsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenverstellung des Längsbalkens (4) an der Säule (2) über eine Linearführung bewerkstelligt wird, die eine Präzision von ca. 1/100 bis zu 5/100 mm in der Höhe bietet.
Schweißhilfsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Querbalken (6) mit einer Halterung (8) ausgestattet ist, die über ein Kugelgelenk (19) mit dem Querbalken (6) in Verbindung steht, und die solche Abmessungen hat, dass die Schweißoptik (7) in der Halterung (8) aufgenommen werden kann und von der Halterung (8) getragen werden kann.
Schweißhilfsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Längsbalken (4) auf einem Schlitten verschiebbar gelagert ist, der über eine Linearführung an der Säule (2) die Höhe des Längsbalken (4) bestimmt.
Schweißhilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der viereckige Basisrahmen (3) an allen vier Ecken mit Rädern (12) ausgestattet ist, die gefedert sind, und der Basisrahmen (3) mit einer teleskopierbaren Bodenfläche (10) ausgestattet ist, die dafür bestimmt ist, Gegengewichte aufzunehmen, insbesondere Gegengewichte von 10 kg bis zu 100 kg, vorzugsweise 25 kg.
Schweißhilfsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Längsbalken (4), der Querbalken (6) und die Säule (2) Profilbalken sind, in deren Profile feststellbare Anschlagselemente befestigbar sind, die die Bewegungsfreiheit in Verschiebungsrichtung der Höhenverstellung, des Längsbalkens und des Querbalkens begrenzen.
Schweißhilfsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (2) eine Abmessung hat, die zwischen 80 mm zu 80 mm und 120 zu 120 mm liegt und insgesamt eine Höhe von 1,5 m bis zu 2 m hat, mittig an einer Seite des Basisrahmens (3) angeordnet ist, zum Basisrahmen (3) durch wenigstens einen Verstärkungswinkel (13) und eine schräg verlaufenden Stütze (9) verstärkt ist, der Basisrahmen (3) durch die Räder (12) ca. 0,2 m vom Boden hochgehoben ist, der Längsbalken (4) eine Länge zwischen 1,2 m und 2 m, vorzugsweise 1,5 m hat und der Querbalken (6) eine Länge zwischen 0,3 m und 0,8 m hat.
Schweißhilfsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Schweißoptik (7) oder eines Schweißaufsatzes in zumindest drei Raumachsen veränderbar ist, so dass die Schweißoptik oder der Schweißaufsatz relativ zum Werkstück bewegbar ist.
Elektroantrieb (11) einer Schweißhilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenverstellung durch wenigstens einen elektrischen Zylinder als Hubachse und ein Vortrieb des Längsbalkens durch einen weiteren elektrischen Zylinder als Hubachse vorgenommen werden.
Schweißhilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung durch Lösen von wenigstens zwei Schrauben von dem Querbalken abnehmbar, der Querbalken durch Lösen von wenigstens zwei Schrauben von dem Längsbalken abnehmbar ist, und die Säule und der Längsbalken auf den Basisrahmen umklappbar sind.