DE2350603A1

DE2350603A1 - Schweisstation

Info

Publication number: DE2350603A1
Application number: DE19732350603
Authority: DE
Inventors: Josef Kraus
Original assignee: KELLER and KNAPPICH AUGSBURG ZWEIGNIEDERLASSUNG DER INDUSTRIE-WERKE KARLSRUHE AUGSBURG AG; Keller and Knappich GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1973-10-09
Filing date: 1973-10-09
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE2350603B2; DE2350603C3

Description

Patentanwälte 3V Augsburg, 8. Okt. 1973

DR. WERNER KRUSE ' Ϊ

ng niETED IAIlED Deuttdie Bank Augsburg 0637827

L> K. UItItKLAUtK StadUparkane Augtburg 0711671

Postscheckkonto ι München 1152 86

Keller & Knappich Augsburg

Zweigniederlassung der

Industrie-Werke Karlsruhe Augsburg Aktiengesellschaft 8900 Augsburg, Blücherstraße 144

Schweißstation

Die Erfindung betrifft eine Schweißstation innerhalb einer Transferlinie zum allseitigen Schweißen von Werkstücken mit einem rahmenförmigen, mit Spannern für das ■Werkstück ausgerüsteten Werkstückhalter, der anhebbar ist und um eine waagerechte, in Transferrichtung liegende Achse aus einer liegenden Lage in e-ine stehende Lage bewegbar ist»

Bei einer bekannten Schweißstation dieser Art (deutsche Patentschrift 2 101 200) ist die Achse neben der Transferlinie angeordnet und der Werkstückhalter schwenkt aus seiner stehenden Lage, in der der Schweißvorgang vollzogen wird, nach unten über die Transferlinie, wo das geschweißte Werkstück an die Transferlinie abgegeben und von dort ein neues, ungeschweißtes Werkstück übernommen wird, wonach der Werkstückhalter wieder hochgsschwenkt und dabei das Werkstück anhebt und aus der liegenden in die stehende Lage bringt.

Die bekannte Schweißstation läßt den baulichen Aufwand für eine Transferlinie gering halten, weil keine Spannwagen o.dglο Haltevorrichtungen für das Werkstück mittransportiert zu werden brauchen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit der bekannten Schweißstation die Taktzeit nicht unter ein bestimmtes Maß verkürzt werden kann. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die bekannte Schweißstation derart zu verbessern, daß erheblich kürzere Taktzeiten erzielbar werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Achse in der Längsmittelebene der Trans-

5 0 9 8 1 5/0776

ferlinie angeordnet ist und daß mehrere rahinenförmige Werkstückhalter gemeinsam um die Achse auf einer Kreisbahn bewegbar sind.

Durch die Erfindung ist es möglich, gleichzeitig wenigstens einen Werkstückhalter in der Schweißposition und wenigstens einen in der Übernahme-bzw. Übergabeposition zu halten. Während eines Schweißvorganges kann dann das zuvor in der Schweißstation geschweißte Werkstück an die Transferlinie abgegeben und ein neues, noch zu schweißendes Werkstück aufgenommen werden. Damit wird die Taktzeit im wesentlichen nur noch von der Schweißzeit, jedoch nicht mehr von der Zeit zum Transferieren der Werkstücke von einer Schweißstation zur nächsten bestimmt.

Im einfachsten Fall sind hierzu zwei Werkstückhalter erforderlich, von denen sich der eine jeweils in der Übernahme- bzw» Übergabeposition und der andere in der Schweißposition befindet. Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht die Erfindung demgegenüber drei Werkstückhalter, die untereinander im Winkelabstand von 120° gemeinsam um die Achse auf der Kreisbahn bewegbar sind, sowie auf jeder der beiden Seiten der Transferlinie je ein Schweißaggregat vor. Das hat den Vorteil, daß innerhalb der Schweißstation zwei verschiedene Schweißvorgänge vollzogen werden können, was den baulichen Aufwand für die Transferlinie verringern läßt. Es kann auch ein in sich zusammenhängender Schweißvorgang auf zwei Teilschweißungen verteilt werden, was der Verkürzung der Taktzeit zugute kommt.

Um eine optimale räumliche Zuordnung der Werkstückhalter zu den Schweißaggregaten zu ermöglichen, sieht die Erfindung noch vor, daß die rahmenförmigen Werkstückhalter um in der Mitte ihrer quer zur Transferlinie verlaufenden Seiten angeordnete Drehzapfen verschwenkbar bzw» um 360° durchdrehbar sind. Die rahmenförmigen Werkstückhalter können auch in der Mitte ihrer in der Transferlinie verlaufenden Seiten an Drehzapfen verschwenkbar einen Aufnahmerahmen mit den Spannern für das Werkstück halten.

Damit wird das Werkstück von beiden Seiten für die Schweißaggregate zugänglich und es kann auch durch Ver-

509815/077B

235Ü603

_ 7 —

kreuzen des Aufnahmerahmens gegenüber dem Werkstückhalter eine aus der Ebene des Werkstückhalters herauslaufende Schweißkontur geschweißt werden, dies besonders leicht auch dann, wenn die gegebene Verschwenkmöglichkeit während des Schweißvorganges steuerbar ist.

Die Anordnung der Achse in der Längsmittelebene der Transferlinie kann oberhalb der Transferlinie erfolgen für den üblichen Transfer der Werkstücke in Flurniveau, was das Einlegen der einzelnen Werkstückteile am Anfang der Transferlinie erleichtert; die Achse kann aber auch unterhalb der Transferlinie angeordnet sein für einen Überkopftransfer der Werkstücke. Pas kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Schweißaggregate parallel und senkrecht zur Transferlinie verschiebbar sowie um eine stehende und um eine liegende Achse verdrehbar und insbesondere als programmsteuerbare Manipulatoren ausgebildet sind, weil derartige Schweißaggregate einen Wirkbereich haben, der in einem lotrechten Schnitt etwa die Form einer unten nach außen gezogenen Niere hat und dessen Hauptlängserstreckung sich mit der tangentialen Lage der Werkstückhalter in Bezug auf deren Drehkreis beim Drehen um die Achse deckt. Damit kann je nach der vorliegenden Schweißaufgabe gegebenenfalls die Verschwenkmöglichkeit der Werkstückhalter um die in der Mitte ihrer quer zur Transferlinie verlaufenden Seiten angeordneten Drehzapfen entbehrlich werden, weil das Werkstück in der Schweißposition schon ohne diese Verschwenkmöglichkeit von dem Schweißaggregat gut erreichbar ist.

Das Drehen der Werkstückhalter um die Achse kann immer in derselben Drehrichtung erfolgen, was Drehdurchführungen für die Hilfskraftmittel, wie z.B. elektrischer Strom, Druckluft, Kühlwasser, zwischen den festen Teilen der Schweißstation und den drehbaren Werkstückhaltern erfordert. Um dies zu vermeiden, schlägt die Erfindung noch vor, die Werkstückhalter nur eine begrenzte Zahl von Drehschritten in einer Drehrichtung um die Achse zu drehen und nachfolgend die Werkstückhalter in einem einzigen Drehschritt um die Summe der zuvor erfolgten Teildrehschritte in ent-

509815/077(

gegengesetzter Richtung um die Achse zu drehen. Dadurch werden für die Hilfskraftmittel flexible Schlauch- bzw, Leitungsverbindungen möglich, deren die begrenzte Zahl von Drehschritten ermöglichende freie Länge auf eine Haspel aufbzWo von dieser abwickelbar ist.

Die Erfindung findet für alle Arten des elektrischen Widerstands-, Lichtbogen- und Gasschweißens, insbesondere für das Punktschweißen Verwendung.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Schweißstation in Richtung der Transferlinie mit einem Hubshuttle,

Pig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer Schweißstation mit Hubtisch,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schweißstation bei einer Zwische.ns te llung der Werkstückhalter,

Fig. 4 eine Ansicht einer Schweißstation in Richtung der Transferlinie mit überkopftransfer.

In allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist als Werkstück eine Seitenwand a eines Personenkraftwagens angenommen, die von den die Transferlinie repräsentierenden Schienen 1 aufgenommen und zur Schweißstation gebracht wird, in der auf beiden Seiten der Transferlinie auf Konsolen 2 ein Schweißaggregat 3 angeordnet ist. Es ist auf Supporten parallel und senkrecht zur Transferlinie verschiebbar sowie um eine lotrechte und eine waagerechte Achse verdrehbar. In den dargestellten Beispielen ist das Schweißaggregat ein programmsteuerbarer Manipulator. Als Schweißwerkzeuge sind in den Ausführungsbeispielen Punktschweißzangen 3¹ angenommen.

Die Schweißstation weist gemäß Fig. 1 bis 3 ein Paar die Transferlinie überspannende portalartige Ständer 4 auf, an deren Querholm 5 eine Achse 6 für ein Paar drehfest mit ihr verbundene sternförmige Träger 7 gelagert ist, zwischen denen gleichmäßig über den Umfang verteilt insgesamt drei rahmenförmige Werkstückhalter 8 gehalten sind, und zwar derart, daß in ihrer Grundstellung ihre Rahmenfläche rechtwinklig zu einer in Bezug auf die Achse 6 radialen Richtung verläuft. Die Halterung der Werkstückhalter 8 an dem Träger-

509815/0776

_ 5 —

paar 7 kann starr (.!Fig. 4) oder um zu der Achse 6 parallel verlaufende, in der Mitte zweier gegenüberliegender Seiten des rahmenförmigen Werkstückhalters 8 angeordnete Drehzapfen 9 gelenkig (Figo 1-3) sein. Die Anlenkung der Werkstückhalter an dem Trägerpaar 7 kann dabei derart sein, daß lediglich eine begrenzte Verschwenkbarkeit der Werkstückhalter aus der in Bezug auf den Drehkreis 10 tangentialen Lage möglich ist, wie das in den*Fig. 1, 2 für die beiden Schweißpositionen durch die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage 8^ gegenüber der in strichpunktierten Linien dargestellten Normallage 8 dargestellt ist; die Anlenkung kann aber auch derart sein, daß um die Drehzapfen 9 wenigstens eine Verschwenkbarkeit um 180°, vorzugsweise eine Durchdrehbarkeit um 360° möglich ist, so daß das Werkstück für das Schweißaggregat auf beiden Seiten zugänglich ist.

Gemäß Figo 3 hält der rahmenförmige Werkstückhalter 8 in der Mitte seiner in Transferrichtung verlaufenden Seiten mittels zweier Drehzapfen 12 einen Aufnahmerahmen 13» der seinerseits mit den Spannern 18 für das Werkstück a ausgerüstet ist. Dadurch wird der Aufnahmerahmen 13 aus der Ebene des Werkstückhalters 8 ausscherbar.

Die Schwenklage des Werkstückhalters 8 um die Drehzapfen 9 bzw. des Aufnahmerahmens 13 um die Drehzapfen 12 ist in verschiedenen Stellungen fixierbar oder auch während des Schweißvorganges steuerbar.

Die Ausführung der Schweißstation gemäß Fig» 4 für Überkopftransfer unterscheidet sich von den Beispielen der Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Ständer 4 nach oben verlängert sind, wo sie an einem Querholm 15 einen Hubshuttle 111 halten. Außerdem sind die Werkstückhai- ter 8 mit den Trägern 7 starr verbunden, weil das Schweißaggregat einen durch die Kontur 14 angedeuteten Arbeitsbereich hat, dessen Hauptlängserstreckung sich mit der in Bezug auf den Drehkreis 10 tangentialen Lage des Werkstücks deckt, so daß auch ohne-die in den Fig» 1 bis 3 dargestellte Verschwenkmöglichkeit des Werkstückhalters um die Drehzapfen 9 das Werkstück in eine räumlich günstige Zuordnung zu dem Schweißaggregat gelangt.

5 0 9815/0776

-D-

Die Schweißstation arbeitet folgendermaßen: Das auf den Schienen 1 in Aufnahmen zur Schweißstation gebrachte Werkstück a wird aus der Niveauhöhe der Transferlinie in die Stellung a angehoben, was im Beispiel der Figo 1 mittels Hubshuttle, im Beispiel der Fig. 2 mittels eines separaten Hubtisches 11 erfolgen kann. Im Beispiel der Pig. 4 erfolgt kein Anheben, sondern ein Absenken mittels des Hubshuttles 111. In dieser Stellung a wird nun das Werkstück von dem Werkstückhalter mit Hilfe seiner Spanner 18 übernommen. Danach erfolgt eine Drehung der Werkstückhalter 8 um die Achse 6 im Uhrzeigersinn um 120°„ Das Werkstück gelangt dadurch - gegebenenfalls nach Verschwenken des Werkstückhalters 8 um die Drehzapfen 9 - in die erste Schweißstel-

P
lung a , wo ein Schweißvorgang durchgeführt wird. Nach einer weiteren Drehung'im Uhrzeigersinn um weitere 120° gelangt das Werkstück dann in die zweite Schweißstellung a , wo die - in Bezug auf die betrachtete Schweißstation - Pertigsehweißung erfolgt» Danach erfolgt eine Drehung um die Achse 6 um 240 entgegen dem Uhrzeigersinn,, Das zuvor in der Stellung B? fertig geschweißte Werkstück gelangt dadurch in die Ausgangsstellung a , wo es an die Transferlinie abgegeben und ein neues, noch nicht geschweißtes Werkstück aufgenommen wird.

Der vorstehend beschriebene, auf ein einzelnes Werkstück in einem bestimmten Werkstückhalter bezogene Vorgang gilt entsprechend beim Betrachten aufeinanderfolgender Phasen im Betrieb, d„h. ein in Stellung a befindliches ungeschweißtes Werkstück gelangt durch das Drehen in die erste

2
.Schweißstellung a , wo es teilgeschweißt wird, ein in Stel-

2
lung a befindliches teilgeschweißtes Werkstück gelangt durch die Drehung in die zweite Schweißstellung a , wo es fertig geschweißt wird und ein in Stellung a/ befindliches fertiggeschweißtes Werkstück gelangt durch das Drehen in die Stellung a , wo es während der Stillstandsphase an die Transferlinie abgegeben und gegen ein neues ungeschweißtes Werkstück eingetauscht wird. Dies gilt ganz gleich, ob ein Zustand vor oder nach einer 120°-Drehung im Uhrzeigersinn

509815/0776

oder ein Zustand vor oder nach einer 240°-Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn betrachtet wird.

Da sich in Figo 4 die Übernahme- bzw. Übergabestellung"

a über der Achse 6 befindet, ist die Lage der beiden

2 3

3chweißsteilungen a und b.^j bei gleichbleibendem Drehrichtungsablauf/ver.tauscht. *) gegenüber den Fig. 1 und

Der Transfer des Werkstücks innerhalb der Transferlinie von einer Schweißstation an die folgende erfolgt während des Schweißvorganges j d.h.·; während dieser Zeit wird in Stellung a das fertig geschweißte Werkstück an die Transferlinie übergeben, von dieser zur nächstfolgenden Schweißstation transferiert und von der davorliegenden Schweißstation ein in Bezug auf die betrachtete Schweißstation ungeschweißtes Werkstück zu dieser gebracht und von dem Werkstückhalter übernommen. Da diese Vorgänge während des Schweißvorganges ablaufen, gehen- sie auch nicht in die Taktzeit ein, .die so im wesentlichen nur noch von der längsten Schweißzeit in irgend einer Schweißstation der Transferlinie bestimmt wird.

5098 15/0776

Claims

- 8 Patentansprüche

1. Schweißstation innerhalb einer Transferlinie zum allseitigen Schweißen von Werkstücken mit einem rahmenförmigen, mit Spannern für das Werkstück ausgerüsteten Werkstückhalter» der anhebbar ist und um eine waagerechte, in Transferrichtung liegende Achse aus einer liegenden Lage in eine stehende Lage bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (6) in der Längsmittelebene der Transferlinie angeordnet ist und daß mehrere rahmenförmige 'Werkstückhalter (8) gemeinsam um die Achse (6) auf einer Kreisbahn (10) bewegbar sind.

2„ SchweißStation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei .rahmenförmige Werkstückhalter (8) gemeinsam um die Achse (6) auf der Kreisbahn (10) bewegbar sind und daß auf jeder der beiden Seiten der Transferlinie je ein Schweißaggregat (3) angeordnet ist.

3. Schweißstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (6) oberhalb der Transferlinie angeordnet ist.

4. Schweißstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (6) unterhalb der Transferlinie angeordnet ist.

5. Schweißstation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmigen Werkstückhalter (8) um in der Mitte ihrer quer zur Transferlinie verlaufenden Seiten angeordnete Drehzapfen (9) verschwenkbar bzw, um 360° durchdrehbar sind.

6. Schweißstation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmigen Werkstückhalter (8) in der Mitte ihrer in der Transferlinie verlaufenden Seiten an Drehzapfen (12) verschwenkbar einen Aufnahmerahmen (13) mit den Spannern (18) für das Werkstück halten.

509815/0776

ORIGINAL INSPECTED

7o Schweißstation nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Steuerbarkeit der Verschwenkbarkeit während des Schweißvorganges.

8„ Schweißstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalter (8) eine begrenzte Zahl von Drehschritten in einer Drehrichtung um die Achse (6) gedreht werden und nachfolgend die Werkstückhalter (8) in einem einzigen Drehschritt um die Summe der zuvor erfolgten Teildrehschritte in entgegengesetzter Richtung um die Achse (6.) gedreht werden.

9ο Schweißstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißaggregat (3) als Punktschweißzange (3¹) parallel und senkrecht zur Transferlinie verschiebbar sowie um eine stehende und um eine liegende Achse verdrehbar ist.

10. Schweißstation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißaggregat (3) als programmsteuerbarer Manipulator ausgebildet ist.

509815/0776