DE2834244A1

DE2834244A1 - Automatic guidance of welding gun along seam by programmed robot - where decoders monitor angular positions of robot to achieve very accurate welding path

Info

Publication number: DE2834244A1
Application number: DE19782834244
Authority: DE
Inventors: Erwin Cloos; Joachim Thielmann
Original assignee: Carl Cloos Schweisstechnik GmbH
Current assignee: Carl Cloos Schweisstechnik GmbH
Priority date: 1978-08-04
Filing date: 1978-08-04
Publication date: 1980-02-21

Abstract

The robot includes a jib arm with adjustable length, and which can be swivelled on two mutually perpendicular axes. On the free end of the jib is a holder for the welding gun, and the holder can be moved in >=2 mutually perpendicular planes. Decoders monitor all the movements of the robot, and feed signals to an electronic comparator fed with pre-programmed values so any deviation can be eliminated. At least the two angular positions of the jib are transmitted to two decoders via pairs of gears or gear segments; and >=1 gear in each pair is pulled against the other gear in the pair by a tension spring. Involute gears are pref. used; and the decoders are pref. fitted on the swivelled gear in each pair of gears.

Description

Beschreibung: Description:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Führung einer Schweißpistole gemäß einem die jeweils gewünschte Schweißnaht kennzeichnenden Programm, d.h. eine in der Praxis als Schweißroboter bekannte Vorrichtung.The invention relates to a device for automatic guidance a welding gun according to a characterizing the respectively desired weld seam Program, i.e. a device known in practice as a welding robot.

Schweißroboter werden dann eingesetzt, wenn eine größere Zahl von Werkstücken automatisch mit größter Genauigkeit geschweißt werden soll. Schweißroboter bestehen üblicherweise aus einem um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbaren und in der Länge verstellbaren Auslegerarm, aus einer am freien Ende des Auslegerarmes angebrachten und in mindestens zwei zueinander senkrechten Ebenen verstellbaren Halterung für eine Schweißpistole und aus Dekodern zur Messung der Bewegungen der genannten Teile und für die Übertragung der Meßwerte in eine zur Vorrichtung gehörende Steuervorrichtung.Welding robots are used when a large number of Workpieces are to be welded automatically with the greatest possible accuracy. Welding robots usually consist of a pivotable about two mutually perpendicular axes and the extension arm adjustable in length, from one at the free end of the extension arm attached and adjustable in at least two mutually perpendicular planes Bracket for a welding gun and made of decoders for measuring the movements of the named parts and for the transmission of the measured values in a part of the device Control device.

Ein Schweißroboter führt in der Regel fünf verschiedene Bewegungen aus, deren Größe mit Hilfe der genannten Dekoder sehr genau gemessen werden muß. Zur Übertragung der Bewegungen auf die Dekoder dienen in der Regel Ketten und und Kettenräder. Mit diesen Elementen kann eine große Genauigkeit in der Übertragung, insbesondere bei Reversierbetrieb, nicht erreicht werden. Ketten sind nicht spielfrei, und das Spiel nimmt durch Abnutzung der Ketten zu. Das Spiel macht sich insbesondere bei den Dekodern bemerkbar, bei denen kleine Bewegungen in große umgesetzt werden, wie das für die Bewegungen des Auslegerarmes zutrifft.A welding robot usually performs five different movements whose size must be measured very precisely with the aid of the decoders mentioned. Chains and are usually used to transfer the movements to the decoders and Sprockets. With these elements a high accuracy in the transmission, especially in reversing operation. Chains are not free of play and the play increases as the chains wear out. The game makes itself special Noticeable in the decoders, where small movements are converted into large ones, how this applies to the movements of the cantilever arm.

Aufgabe der Erfindung ist, die mit einem Schweißroboter erreichbare Genauigkeit der herzustellenden Schweißnaht zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist der einleitend beschriebene Schweißroboter so ausgebildet, daß zumindest die Übertragung der Größe der Schwenkwinkel des Auslegerarmes auf die Dekoder über Zahnelemente (Zahnräder, Zahnsegmente, Zahnkränze) erfolgt und daß jeweils eines der zusammenwirkenden Zahnelemente eines Elementenpaares schwenkbar oder verschiebbar gelagert und durch eine Feder belastet ist, die die Zähne des einen Elementes in die Zahnlücken des anderen drückt.The object of the invention is that which can be achieved with a welding robot To increase the accuracy of the weld seam to be produced. For this purpose is the welding robot described in the introduction designed so that at least the transmission the size of the swivel angle of the cantilever arm on the decoder via toothed elements (Gears, tooth segments, ring gears) takes place and that one of the interacting Tooth elements of a pair of elements mounted pivotably or displaceably and through a spring is loaded that moves the teeth of one element into the gaps between the teeth of the other presses.

Auf diese Weise gelingt es, das bei üblichen Übertragungsmitteln unvermeidliche Spiel auszuschalten und so die Genauigkeit und Güte der jeweils erzeugten Schweißnaht zu verbessern.In this way it is possible to do what is unavoidable with conventional means of transmission Eliminate play and thus the accuracy and quality of the weld seam produced in each case to improve.

Ein Ausführungsbeispiel und weitere Merkmale der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen: Fig. 1 und 2 einen Schweißroboter gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung von zwei verschiedenen Seiten gesehen, Fig. 3 und 4 eine Seitenansicht und eine Aufsicht eines Auslegerarmes in schematischer Darstellung, Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht der den Auslegerarm tragenden Säule und einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7, 8 und 10 in schematischer Darstellung die Längenverstellbarkeit des Auslegerarmes und Fig. 9 und 11 eine Seitenansicht des Auslegerarmes und eine Aufsicht auf den Arm mit den Mitteln zur Einstellung der Schweißpistole.An embodiment and further features of the invention are in the following described with reference to the drawing, in this show: Fig. 1 and 2 a Welding robot according to the invention in a perspective view of two different ones Pages seen, 3 and 4 are a side view and a plan view a cantilever arm in a schematic representation, FIGS. 5 and 6 a side view the column carrying the cantilever arm and a section along line VI-VI of Fig. 5, Fig. 7, 8 and 10 in a schematic representation the length adjustability of the extension arm and FIGS. 9 and 11 are a side view of the cantilever arm and a plan view of the Arm with the means for adjusting the welding gun.

Der in der Zeichnung dargestellte Schweißroboter besteht im wesentlichen aus einem Auslegearm 6, einem Ständer 7 und einer Grundplatte 8, die auch das Zubehör des Roboters aufnimmt. Der Auslegearm 6 ist, wie Fig. 3 schematisch zeigt, um eine im Ständer 7 sitzende Achse 9 schwenkbar.The welding robot shown in the drawing consists essentially from an extension arm 6, a stand 7 and a base plate 8, which also includes the accessories the robot picks up. The extension arm 6 is, as Fig. 3 shows schematically, to a Axis 9 seated in stand 7 is pivotable.

Zum Antrieb dient ein hydraulischer Zylinder 10 mit Kolbenstange 11, die an einem Lagerauge 12 des Armes 6 angreift. Auf der Achse 9 sitzt drehbar ein Zahnsegment 13, das mit dem Arm 6 fest verbunden ist. Mit der Achse 9 ist fest ein Flacheisen 14 verbunden. An seinem freien Ende ist ein Hebelarm 15 angelenkt. Er trägt an seinem freien Ende ein Zahnrad 16, dessen Zähne 17 durch eine Feder 18 in die Zähne 19 des Zahnsegmentes 13 gedrückt werden. Die Zähne 17 und die Zähne 19 sind vorzugsweise als Evolventenzähne ausgebildet, so daß durch die Feder 17 jedes Spiel zwischen den Zähnen 17 und 19 ausgeschaltet werden kann.A hydraulic cylinder 10 with a piston rod 11 is used for the drive, which engages a bearing eye 12 of the arm 6. On the axis 9 sits rotatably Toothed segment 13 which is firmly connected to the arm 6. With the axis 9 is fixed Flat iron 14 connected. A lever arm 15 is articulated at its free end. He carries a gear 16 at its free end, the teeth 17 of which are supported by a spring 18 are pressed into the teeth 19 of the tooth segment 13. Teeth 17 and the teeth 19 are preferably designed as involute teeth, so that the spring 17 any play between the teeth 17 and 19 can be switched off.

Mit 20 ist ein sogenannter Dekoder bezeichnet, der in kleinsten Einheiten den jeweiligen Schwenkwinkel des Auslegerarmes 6 mißt und die gemessenen Werte an ein im Schaltpult 21 untergebrachtes Steuergerät weitergibt. Dieses vergleicht dann die gemessenen Werte mit den jeweils vorprogrammierten und bewirkt die Steuerung der Antriebsele mente, also in Fig. 3 die des Zylinders 10.With a so-called decoder is referred to, which is in the smallest units the respective swivel angle of the Cantilever arm 6 measures and the measured Forwards values to a control unit housed in the control panel 21. This compares then the measured values with the respectively preprogrammed and controls of the Antriebsele elements, that is to say those of the cylinder 10 in FIG. 3.

In Fig. 1 und 2 sind die Meßstellen des Roboters mit 1 bis 5 bezeichnet. Alle sind nach dem gleichen Prinzip ausgebildet. In Fig. 5 und 6 ist schematisch die des Ständers 7 dargestellt. Dieser sitzt drehbar in einem Lager 22, das auf der Grundplatte 8 befestigt ist. Gedreht wird er von zwei hydraulischen Zylindern 32 und 33 (Fig. 2). Am Ständer 7 ist mit drei Armen 23 ein Zahnkranz 24 befestigt. Mit diesem steht ein Zahnrad 25 im Eingriff. Es ist drehbar in einem Hebel 26 gelagert, der um einen Zapfen 27 schwenkbar ist.In Fig. 1 and 2, the measuring points of the robot are denoted by 1 to 5. All are trained on the same principle. In Fig. 5 and 6 is schematic that of the stand 7 is shown. This sits rotatably in a bearing 22 on the base plate 8 is attached. It is turned by two hydraulic cylinders 32 and 33 (Fig. 2). A ring gear 24 is attached to the stand 7 with three arms 23. With this a gear 25 is in engagement. It is rotatably mounted in a lever 26, which can be pivoted about a pin 27.

Der Hebel 26 steht unter Einwirkung einer Feder 28. Der Zapfen 27 sitzt in einer Säule 29, die auf dem Lager 22 befestigt ist. Das Widerlager 30 der Feder 28 sitzt auf der Grundplatte 8. Mit der Achse des Zahnrades 25 ist ein Dekoder 31 verbunden, der in seiner Funktion dem Dekoder 20 entspricht.The lever 26 is under the action of a spring 28. The pin 27 sits in a column 29 which is attached to the bearing 22. The abutment 30 of the Spring 28 sits on base plate 8. With the axis of gear 25 is a decoder 31 connected, which corresponds to the decoder 20 in its function.

Wie die Figuren 7, 8 und 9 schematisch zeigen, hat der Auslegearm 6 einen längs verschiebbaren Teil 34, an dessen freiem Ende ein Pistolenträger 35 in später noch beschriebener Weise befestigt ist. Der Teil 34 gestattet, die Länge des Auslegearmes 6 zu ändern. Die jeweils gegebene Länge soll mit großer Genauigkeit durch einen Dekoder 36 festgestellt und auf das Steuergerät übertragen werden. Zu diesem Zweck muß die Längsbewegung des Teiles 34 in eine Drehbewegung umgesetzt werden. Um dies zu erreichen, ist auf der Achse 37 des Dekoders 36 eine Scheibe 38 befestigt, deren Mantelfläche schraubenförmig genutet ist. Im Arm 6 sitzt ortsfest aber drehbar eine Schnurscheibe 39. Um diese Scheibe und die Scheibe 38 ist eine Schnur bzw. eine Stahllitze 40 geschlungen, deren Enden mit einer Feder 41 bzw. mit einem Arm 42 verbunden sind, der am Teil 34 befestigt ist. Die Litze 40 umschlingt die Scheibe 38 mehrfach, um jeden Schlupf der Litze auf der Scheibe auszuschließen. Die Feder 41 setzt die Litze unter Spanung, so daß sie stets fest an der Scheibe 38 anliegt. Es gelingt so, die Verschiebung des Teiles 34 bzw. die Länge des Auslegearmes 6 mit großer Genauigkeit zu messen.As FIGS. 7, 8 and 9 show schematically, the extension arm has 6 a longitudinally displaceable part 34, at the free end of which a gun carrier 35 is attached in a manner to be described later. The part 34 allows the length of the extension arm 6 to change. The given length should be very precise determined by a decoder 36 and transmitted to the control unit. to for this purpose the longitudinal movement of the part 34 must be converted into a rotary movement will. In order to achieve this, there is a disk on the axis 37 of the decoder 36 38 attached, the outer surface of which is helically grooved. In the arm 6 sits stationary but rotatably a cord pulley 39. Around this disk and the disk 38 is a Cord or a steel strand 40 looped, the ends of which with a Spring 41 or are connected to an arm 42 which is attached to part 34. the Strand 40 wraps around the disk 38 several times to avoid any slip of the strand on the Exclude disc. The spring 41 puts the strand under tension so that it always rests firmly against the disk 38. It is thus possible to shift the part 34 or to measure the length of the extension arm 6 with great accuracy.

Wie die Fig. 10 und 11 zeigen, besteht der Teil 34 aus zwei Rohren 43 und 44 und zwei Stangen 45 und 46, die in den Rohren 43, 44 teleskopartig verschiebbar, aber z.B. durch Nat und Feder drehfest gekoppelt sind. Die Rohre 43, 44 sind im Kopf 47 des Armes 6 drehbar und verschiebbar gelagert.As shown in FIGS. 10 and 11, the part 34 consists of two tubes 43 and 44 and two rods 45 and 46, which can be telescoped in the tubes 43, 44, but are rotatably coupled e.g. by Nat and spring. The tubes 43, 44 are in Head 47 of arm 6 rotatably and displaceably mounted.

Die Verschiebung erfolgt in der anhand der Fig. 7, 8 und 9 beschriebenen Weise. Die Rohre sind weiter in dem Schweißpistolenträger 35 drehbar gelagert, sie tragen Kegelräder 48, mit deren Hilfe in an sich bekannter Weise der Pistolenträger um zwei zueinander senkrechte Achsen im Sinne der Pfeile A und B geschwenkt werden kann.The shift takes place in the manner described with reference to FIGS. 7, 8 and 9 Way. The pipes are further rotatably mounted in the welding gun support 35, they wear bevel gears 48, with the help of which, in a manner known per se, the gun carrier be pivoted about two mutually perpendicular axes in the direction of arrows A and B. can.

Zum Antrieb der Rohre 43, 44 bzw. der Stangen 45, 46 dient je ein hydraulischer Zylinder 49, 50, der über eine Zahnstange 51, 52 ein Zahnrad 53, 54 antreibt. Dieses Zahnrad sitzt auf einer Achse 55, 56, die im Arm 6 gelagert ist.To drive the tubes 43, 44 or the rods 45, 46, one is used hydraulic cylinder 49, 50, which via a rack 51, 52 a gear 53, 54 drives. This gear wheel sits on an axle 55, 56 which is mounted in the arm 6.

Sie trägt einmal ein Kegelrad 57, 58, das über Kegelräder 59, 60 die Stangen 45, 46 antreibt, und weiter Zahnräder 61, 62. Mit diesen steht je ein federbelastetes Zahnrad 63. 64 im Eingriff, das ebenso wie das zugehörige Rad 61 bzw. 62 eine Evolventenverzahnung besitzt. Mit den Zahnrädern 63, 64 wird die Bewegung der Stangen 45 und 46 spielfrei auf die Dekoder 65 und 66 übertragen.She once carries a bevel gear 57, 58, the bevel gears 59, 60 the Rods 45, 46 drives, and further gears 61, 62. With each of these there is a spring-loaded Gear 63. 64 in engagement, which, like the associated gear 61 or 62, has involute teeth owns. With the gears 63, 64 the movement of the rods 45 and 46 is free of play transferred to the decoders 65 and 66.

Claims

Device for automatically guiding a welding gun along a programmed weld seam claims: 1. Device for the automatic guidance of a Welding gun according to a program which characterizes the respectively desired weld seam (Welding robot), consisting of a swiveling device that can be swiveled around two mutually perpendicular axes and the extension arm adjustable in length, from one at the free end of the extension arm attached and adjustable in at least two mutually perpendicular planes Bracket for a welding gun and made of decoders for measuring the movements of the named parts and for the transmission of the measured values in a part of the device Control device, characterized in that at least the transmission of the size the pivot angle of the extension arm (6) on the decoders (20, 31) via toothed elements (Gears, tooth segments, ring gears) takes place and that one of the interacting Tooth elements (13, 16) of a pair of elements are mounted pivotably or displaceably and is loaded by a spring (18) which the teeth of one element into the Squeezes the gaps between the teeth of the other.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the decoder (20, 31) are pivotable together with the pivotable tooth elements (16).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the tooth elements have involute teeth.

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that with the cantilever arm (6) a toothed segment (13) and with its pivot axis (9) Arm (14) is firmly connected and that at the free end of the arm (14) a a gear (16) supporting lever arm (15) loaded by a spring (18) is articulated.