DE29905872U1 - Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften - Google Patents

Description

K0612/VIII

NIMAK - Automatisierte Schweißtechnik GmbH
Werkstraße, D-57537 Wissen (Sieg)

Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von
Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften, mit einer an einer Gestellsäule befestigten Kappenlöseeinrichtung und mit einem Kappenmagazin.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 35 15 597 C2 bekannt. Sie dient dazu, ein Verfahren zum selbsttätigen Auswechseln von Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften, insbesondere für Picker oder Schweißzangen von Schweißrobotern, zu realisieren, wobei die Elektrodenkappe zum Wechseln festgeklemmt und gedreht und nach dem Abzug der Schweißelektrodenschaft zu einem Elektrodenkappenmagazin verlagert wird, dort in eine Elektrodenkappe eintaucht und diese dann festschlägt. Nach diesem bekannten Verfahren wird der Schweißelektrodenschaft zum Abziehen der Elektrodenkappe während ihres Drehens vom Schweißroboter verdrehsicher gehalten, und der Schweißelektrodenschaft oder die Elektrodenkappe wird gleichzeitig zurückgezogen.

Die bekannte Wechselstation besteht aus einer Grundplatte, auf der zwei Säulen befestigt sind. Die erste Säule trägt ein Kappenmagazin und ist starr an der Grundplatte befe-

stigt. Die zweite Säule trägt eine Kappenlöseeinrichtung und ist über ein Scharnier verschwenkbar mit der Grundplatte verbunden. Das Verschwenken der Säule wird zum Abziehen der Elektrodenkappe vorgenommen, nachdem diese in einer Klemmeinrichtung festgeklemmt wurde. Zum Verschwenken wird ein Stellmotor eingesetzt. Das Kappenmagazin ist durch Schienen gebildet, die unter einem Winkel zur Horizontalen geneigt sind, so daß die Elektrodenkappen unter Einwirkung der Schwerkraft zum Magazinausgang rutschen können. An dieser Stelle befindet sich eine Vereinzelungsvorrichtung für die Elektrodenkappen. Mit Hilfe von über einen Stellmotor angetriebenen, federbelasteten Backen wird jeweils eine Elektrodenkappe geklemmt, so daß der Elektrodenschaft robotergesteuert in die Kappe einfahren und diese aufnehmen kann. Danach wird der Stellmotor entlastet, und die jeweilige Backe gibt die Elektrodenkappe frei.

Die bekannte Vorrichtung hat einen großen Platzbedarf und außerdem - aufgrund dessen, daß zum Abziehen einer Elektrodenkappe die ganze zweite Säule verschwenkt werden muß, eine eingeschränkte Funktionssicherheit sowie einen relativ hohen Energieverbrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften der eingangs beschriebenen Art herzustellen, die sich bei hoher Funktionssicherheit durch einen geringen Platzbedarf sowie eine energetisch günstige Arbeitsweise auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erreicht, bei der das Kappenmagazin als Trommelmagazin ausgebildet und an der Gestellsäule für

die Kappenlöseeinrichtung befestigt ist, wobei das Kappenmagazin Kappenaufnahmetaschen aufweist, die auf kreisbogenförmigen Bahnen angeordnet sind. Zusätzlich kann dabei an der Gestellsäule für die Kappenlöseeinrichtung auch ein Kappenfräser befestigt sein. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die gesamte Vorrichtung nicht mehr Grundfläche als ein einzelner Kappenfräser benötigt.

Das Kappenmagazin kann dabei in bevorzugter Weise beidseitig befüllbar gestaltet werden, so daß zum Aufziehen neuer Kappen auf einen Elektrodenschaft kein Drehen der die Elektroden tragenden Zangen erforderlich ist, da der eine Kappenschaft von einer Seite und der andere Elektrodenschaft von der anderen Seite in das Magazin einfahren kann. Ebenso kann - wie nachstehend im Detail beschrieben - das Kappenlösen in bevorzugter Weise beidseitig ausführbar gestaltet werden, so daß zum Entfernen alter Kappen von einen Elektrodenschaft ebenfalls kein Drehen der die Elektroden tragenden Zangen erforderlich ist, da der eine Elektrodenschaft von einer Seite und der andere Elektrodenschaft von der anderen Seite in die Kappenlpseeinrichtung einfahren kann. Dadurch ergibt sich ein erheblicher Zeitvorteil für den gesamten Kappenwechsel.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 bis 3

in Vorderansicht, Seitenansicht und Rückansicht jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften,

Fig. 4 und 5

vergrößert gegenüber Fig. 1 bis 3, im Einbauzustand (entsprechend Fig. 3) und in einer teilweise geschnittenen Darstellung, eine erste Ausführung eines Kappenmagazins einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6 und 7

vergrößert gegenüber Fig. 1 bis 3, in der Vorderansicht (entsprechend Fig. 1) und in einer seitlichen Schnittdarstellung (entsprechend Fig. 2) eine Kappenlöseeinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8a bis 8g

verschiedene bekannte Ausbildungen von Elektrodenkappen,

Fig. 9

in einer Fig. 5 entsprechenden Schnittdarstellung, eine zweite Ausführung eines Kappenmagazins einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 10a und 10b

verschiedene Ausbildungen von Kappenaufnahmetaschen des in Fig. 9 dargestellten Kappenmagazins,

Fig. 11

eine teilweise geschnittene Darstellung der erfin-

dungsgemäßen Vorrichtung in ihrem unteren Bereich, vergrößert gegenüber Fig. 1.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß sie in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben werden.

In den Fig. 1 bis 3 ist in verschiedenen Ansichten eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von Elektrodenkappen an Schweißelektrodenschäften dargestellt. Fig. 8a bis 8g zeigen dazu verschiedene bekannte Ausführungen der Elektrodenkappen, die dort mit den Bezugszeichen 101 bis 107 gekennzeichnet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine an einer Gestellsäule 10 befestigte Kappenlöseeinrichtung 20 auf. Unter der Kappenlöseeinrichtung ist ein Kappenauffangbehälter 200 an der Gestellsäule 10 montiert.

Außerdem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Kappenmagazin 30 auf, das ebenfalls an der Gestellsäule 10 (unterhalb der Kappenlöseeinrichtung 20 und des Kappenauf fangbehälters 200) montiert ist. Das Kappenmagazin 30 ist als ein Kappenaufnähmetaschen 31 aufweisendes Trommelmagazin ausgebildet. Es weist einen Drehantrieb auf, der vorzugsweise aus einem an der Gestellsäule 10 befestigten Pneumatikzylinder 32 gebildet ist, welcher über eine Ratsche 33 auf das Kappenmagazin 30 wirkt. Als Ratsche 33 oder Knarre kann dabei beispielsweise mit Vorteil eine handelsübliche Ratsche mit 10°-Teilung eingesetzt werden. Zur Arretierung des Kappenmagazins 30 können (vgl. Fig. 3, deutlicher Fig. 4) fest an der Gestellsäule 10 montierte, federnde Druckstücke 11, insbesondere Kugel-Druckstücke,

vorgesehen sein, die mit korrespondierenden Arretieröffnungen 34 des Kappenmagazins 30 zusammenwirken.

An der Gestellsäule 10 ist des weiteren im unteren Bereich ein Kappenfräser 40 befestigt. Der Kappenfräser 40 dient zum Formfräsen von neuen und benutzten Elektrodenkappen und kann ein an sich bekannter pneumatischer oder elektrischer Kappenfräser 4 0 sein. Er kann - wie die Zeichnung zeigt vorzugsweise in vertikaler Lage an der Gestellsäule 10 montiert sein, wodurch ein sehr guter Spanabfluß in eine darunter angeordnete Späneauffangwanne 4 00 gewährleistet wird.

Die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung für den Kappenservice (Abziehen vom Elektrodenschaft, Aufziehen, Fräsen) nimmt so vorteilhafterweise nicht mehr Grundfläche als der Kappenfräser 40 in Anspruch und kann in einfacher Weise neben einem Schweißroboter, beispielsweise auf der gleichen Basis 12 positioniert werden. Für eine ruhige, schwingungsgedämpfte und somit sichere Arbeitsweise ist es dabei von Vorteil, wenn - wie dargestellt - die Gestellsäule 10, insbesondere mittels vorgespannter Federpakete 13, federelastisch auf der Basis 12 gelagert, beispielsweise über eine Standplatte 12a mit dieser verschraubt, ist.

Wie Fig. 4 und 5 in anschaulicher Weise zeigen, weist das Kappenmagazin 3 0 in bevorzugter Weise eine scheibenartige, zylindrische Grundgestalt auf, wobei auf der Grundfläche 3 5 und auf der Deckfläche 36 des Zylinders eine Vielzahl von Kappenaufnähmetaschen 31 (z.B. jeweils 18) angeordnet ist. Die Kappenaufnähmetaschen 31 können jeweils auf der Grundfläche 35 und versetzt dazu auf der Deckfläche 36 des Zylinders auf Kreisbahnen bzw. auf einer gemeinsamen Kreis-

bahn K angeordnet sein. Dadurch kann einerseits - wie bereits erwähnt - eine beidseitige Kappenentnahme aus dem Kappenmagazin 3 0 erfolgen, andererseits kann das Kappenmagazin 3 0 - verglichen mit dem Magazin der bekannten Vorrichtung - in sehr geringer Breite B (z.B. etwa nur 2 5 mm und weniger) ausgeführt werden.

In der ersten Ausführung des Kappenmagazins 3 0 ist dabei jede Kappenaufnahmetasche 31 als eine der Form einer Elektrodenkappe angepaßte, das Kappenmagazin 3 0 durchdringende Stufenbohrung ausgeführt (Fig. 5) . So wird ein sicherer Halt der Elektrodenkappen im Kappenmagazin 30 gewährleistet. Zusätzlich kann dabei eine Sicherung der Kappen gegen unbeabsichtigtes Herausfallen durch am Umfang des Kappenmagazins 3 0 angeordnete Sicherungsringe erfolgen. Diese Sicherungsringe sind nicht dargestellt. Fig. 5 zeigt aber, daß das Kappenmagazin 30 zwei (mindestens eine) die Kappenaufnahmetaschen 31 peripher durchdringende Umfangsnuten 3 7 zur jeweiligen Aufnahme eines solchen Sicherungsringes, insbesondere eines O-Ringes, aufweist .

Die Ausführung der Kappenaufnahmetaschen 31 als das Kappenmagazin 3 0 durchdringende Stufenbohrungen gestattet auch eine einfache Überwachung des Kappenmagazins 30 mittels eines Sensors 38 zur Kontrolle des Füllgrades. So ist es beispielsweise - wie Fig. 4 zeigt - möglich, am Kappenmagazin 3 0 mindestens einen Sensor 3 8 anzuordnen, der vorzugsweise aus einer die Kappenaufnahmetasche 31 durchstrahlenden Laserlichtschranke gebildet ist. Der Sensor 38 sollte sich dabei mit Vorteil an einer Stelle des Kappenmagazins 30 befinden, an der noch eine rechtzeitige Signalisierung zur Wiederauffüllung einer leeren Kappenaufnahmetasche 31 erfolgen kann, beispielsweise zumindest auf einem

vorletzten Magazinplatz vor einer Entnahmeposition E für die Elektrodenkappe.

Außerdem ist es einer hohen Funktionssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienlich, wenn - wie ebenfalls Fig. 4 veranschaulicht - an einer Stelle des Kappenmagazins 30, an der sich eine Kappenaufnahmetasche 31 ein oder mehrere Magazinplätze vor der Entnahmeposition E für die Elektrodenkappe befindet, ein- bzw. beidseitig eine Einfädelschräge 39 für die Elektrodenkappen angeordnet ist. Die Einfädelschräge 3 9 für die Elektrodenkappen ist in der dargestellten Ausführung durch eine gestellfest montierte Platte gebildet, deren Oberfläche in Drehrichtung D des Kappenmagazins 3 0 auf dessen Grundfläche 35 und/oder Deckfläche 36 hin zuläuft. Durch die Einfädelschräge 39 vor der Entnahmeposition E werden beim Drehen des Kappenmagazins 30 nicht richtig eingeführte Kappen vollständig in die Kappenaufnahmetaschen 31 gedrückt.

Während aus Fig. 1 bis 3 beispielhaft die Gesamtansicht einer Kappenlöseeinrichtung 20 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgeht, veranschaulichen Fig. 6 und 7 im den Aufbau der Kappenlöseeinrichtung 20 im Detail.

An der Gestellsäule 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Doppel-Kappenlöseeinrichtung 20 montiert, die auch als aus zwei Kappenloseeinrichtungen 20a, 20b bestehend aufgefaßt werden kann, wobei die beiden Kappenloseeinrichtungen 2 0a, 2 0b insbesondere zum Lösen der Elektrodenkappen einander gegenüberstehender Elektroden dienen. Beide Kappenloseeinrichtungen 20a, 20b weisen einen gemeinsamen, insbesondere pneumatischen, Antrieb 21 auf. Beide Kappenloseeinrichtungen 2 0a, 2 0b sind gleichartig aufgebaut und im

Ruhezustand (Fig. 7) gegenüber einer im wesentlichen horizontal durch die Gestellsäule 10 verlaufenden Achse A-A axialsymmetrisch zueinander angeordnet. Daher sind in der Zeichnung einander entsprechende Teile der beiden Kappenlöseeinrichtungen 2 0a, 2 0b in den Bezugszeichen jeweils mit den gleichen Bezugsziffern und dann mit dem Buchstaben "a" für die im Bild untere Kappenloseeinrichtung 20a und "b" für die im Bild obere Kappenloseeinrichtung 20b bezeichnet.

Mit dem Antrieb 21 ist zunächst über einen Gabelkopf 22 einendig (in der in der Zeichnung jeweils unteren Kappenloseeinrichtung 20a) ein Klemmhebel 23a verbunden, der anderendig nach der Art einer Kreisevolvente konturiert ist. Weiterhin besteht die Kappenloseeinrichtung 2 0a - wie insbesondere die Schnittdarstellung in Fig. 6 deutlich zeigt - aus einer gestellfest montierten Platte 24a mit einer darin eingesetzten, ein Außengewinde aufweisenden Buchse 25a zur klemmenden Aufnahme einer Elektrodenkappe sowie aus einem - über ein Innengewinde einer Aufnahmebohrung 26a für die Elektrodenkappe - auf das Außengewinde der Buchse 25a schraubbaren Kappenabzugsteil 27a. Das Kappenabzugsteil 27a ist somit drehbeweglich gelagert und kann durch ein Herabdrücken des mit dem konturierten Ende in ihm gelagerten Klemmhebels 23a bewegt werden. Entgegen der durch den Klemmhebel 23a bewirkten Drehrichtung Da ist das Kappenabzugsteil 27a mittels einer Feder 28 (Fig. 1) belastet.

Das mit dem Antrieb 21 verbundene Ende des Klemmhebels 23a der ersten Kappenloseeinrichtung 20a ist mit dem entsprechenden Ende des Klemmhebels 23b der zweiten Kappenloseeinrichtung 2 0b über eine Schubstange 2 9 gelenkig verbunden. Anderendig ist der Klemmhebel 23b ebenfalls nach

der Art einer Kreisevolvente konturiert. Auch die obere Kappenlöseeinrichtung 2 0b besteht aus einer fest an der Gestellsäule 10 montierten Platte 24b mit einer darin eingesetzten, ein Außengewinde aufweisenden Buchse 25b zur klemmenden Aufnahme einer Elektrodenkappe sowie aus einem auf das Außengewinde der Buchse 25b schraubbares Kappenabzugsteil 2 7b. Das Kappenabzugsteil 27b ist somit ebenfalls drehbeweglich gelagert und kann durch ein Hinaufdrükken des mit dem konturierten Ende in ihm gelagerten Klemmhebels 23b bewegt werden. Entgegen dieser durch den Klemmhebel 23b bewirkten Drehrichtung Db ist das Kappenabzugsteil 27b ebenfalls mittels der Feder 28 (Fig. 1) belastet.

Sowohl das obere Kappenabzugsteil 27b als auch das untere Kappenabzugsteil 27a besitzt jeweils in der Vorderansicht gesehen (Fig. 7) eine quadratische Grundgestalt. Parallel zur Oberkante (bei 27b) bzw. Unterkante (bei 27a) des quadratischen Grundkörpers Q ist jeweils ein starrer Hebelarm H angelenkt, an dessen Ende die Feder 28 befestigt ist (in Fig. 7 nicht dargestellt). Die Schnittdarstellungen der Kappenabzugsteile 27a, 27b in Fig. 6 veranschaulichen des weiteren, daß der Grundkörper Q aus zwei miteinander, insbesondere über Verschraubungen S, verbundenen Teilen Ql und Q2 zusammengesetzt ist. Die beiden Teile Ql, Q2 sind durch Distanzringe R voneinander beabstandet, so daß zwischen ihnen jeweils der Klemmhebel (23b bzw. 23a) gehalten und zunächst frei gedreht werden kann. Dabei ist es von Vorteil, daß als Klemmhebel 23b, 23a handelsübliche Kappenschlüssel verwendet werden können, d.h. es ist kein Sonderwerkzeug erforderlich. Beim Drehen über eine bestimmte Position hinaus kommt der Klemmhebel (23b bzw. 23a) an der Verschraubung S zum Anschlag, so daß jeweils das gesamte Kappenabzugsteil 27b, 27a gedreht wird. Zwischen

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dem Kappenabzugsteil 27b, 27a und der gestellfest montierten Platte 24b, 24a ist dabei jeweils ein Spalt vorgesehen, der etwa 0,5 bis 1,0 mm betragen kann. Auf diese Weise ist gesichert, daß das Kappenabzugsteil 27b, 27a jeweils mit seinem Innengewinde auf der das Außengewinde aufweisenden Buchse 25b, 2 5a beim Verdrehen eine Bewegung in beiden Richtungen der Achse der Buchse 2 5b, 25a ausführen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet kurz zusammengefaßt folgendermaßen:

Zunächst wird der Wasserzulauf zweier einander gegenüberstehender, jeweils mit einer Elektrode bestückter Roboterzangen-Armaturen mit Kappenschäften abgestellt.

Danach werden aufeinanderfolgend in der Kappenlöseeinrichtung 2 0 (bzw. den Kappenloseeinrichtungen 20a, 2 0b) die Elektodenkappen von den Schweißelektrodenschäften der Roboterzangen abgezogen.

Anschließend werden im Kappenmagazin 3 0 aufeinanderfolgend die neuen Elektrodenkappen von den Schweißelektrodenschäften der Roboterzangen aufgenommen. Beide Kappen werden festgeschlagen.

Schließlich können beide Kappen gleichzeitig gefräst werden.

Zuletzt wird der Wasserzulauf wieder angestellt, und die Roboterzangen sind wieder schweißbereit.

Im Detail vollziehen sich dabei im Arbeitsablauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgende Schritte:

Zunächst fährt eine mit einer Elektrode bestückte Roboterzange in Grundstellung, wobei sich die Zangenarme in waagrechter Stellung befinden. Die Wasserkühlung wird ausgestellt. Der Roboter fährt den ersten Elektrodenschaft mit der Kappe von vorn (aus einer von oben in die Zeichnungsebene hinein verlaufenden Richtung Rb) in die Aufnahmebohrung 26b der in der Zeichnung jeweils oben dargestellten Kappenlöseeinrichtung 20b. Dabei stößt er eine vorhergehend abgezogene Kappe heraus in den Kappenauffangbehälter 200.

Der pneumatische Antrieb 21 bewegt die Schubstange 2 9 nach oben, wodurch der obere Klemmhebel 23b verschwenkt (nach oben gedrückt) wird und mit seinem konturierten Ende die Elektrodenkappe festklemmt.

Der Antrieb 21 fährt daraufhin weiter aus und verdreht dabei das obere Kappenabzugsteil 2 7b rechtsdrehend (- damit der in die Roboterzange eingeschraubte Elektrodenschaft sich nicht gleichzeitig lockert). Dadurch löst er die auf einen Konus geklemmte Kappe. Hierbei ist es wesentlich, daß die Gewinde der Kappenabzugsvorrichtung 2 7b und der Buchse 25b vorzugsweise Links-Feingewinde sind, so daß die Kappe mitsamt der Kappenabzugsvorrchtung in axialer Richtung vom Konus des Elektrodenschaftes abgezogen wird, während der Elektrodenschaft und die Roboterzange Rechtsgewinde aufweisen und dadurch der Elektrodenschaft bei einer rechtsdrehenden Bewegung nicht aus seiner Verschraubung gelöst, sondern fester angezogen wird. Vorteilhafterweise entspricht somit die Löserichtung Db der Elektrodenkappe der Anzugsrichtung des Elektrodenschaftes.

Der Roboter zieht anschließend den Elektrodenschaft aus der in der Klemmung befindlichen Kappe ganz heraus, während die

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Kappe durch den Klemmhebel 23b in der Aufnahmebohrung 2 6b des Kappenabzugsteils 2 7b festgehalten wird. Der Klemmhebel 23b liegt noch an der Kappe an, das Kappenabzugs teil 27b wird erst zum Abschluß der Bewegung über die Feder 28 in die Ausgangsstellung zurückgedreht und damit entsperrt. Durch die entgegen der Drehrichtung Db wirkende Feder 28 (Spiralfeder) wird vorteilhaftertweise bereits zu Beginn des Lösevorgangs der Elektrodenkappe eine sofortige stramme Anlage des Klemmhebels 23b an der Kappe erreicht (Der Klemmhebel 23b rutscht somit nicht durch.).

Anschließend erfolgt eine Wiederholung des Vorgangs mit dem gegenüberliegenden zweiten Elektrodenarm auf dem Rückweg der Kolbenstange des pneumatischen Antriebs 21. Der Roboter fährt dazu den zweiten Elektrodenschaft mit der Kappe von hinten (aus einer von unten in die Zeichnungsebene hinein verlaufenden Richtung Ra) in die Aufnahmebohrung 2 6a der in der Zeichnung jeweils unten dargestellten Kappenlöseeinrichtung 20a. Die vorbeschriebenen Arbeitsschritte des Lösens der Elektrodenkappe vollziehen sich in analoger Weise.

Zur Aufnahme neuer Elektrodenkappen aus dem Kappenmagazin 30 (Fig. 4) ist kein Drehen der Roboterzangen erforderlich. Die Roboterzange fährt lediglich auf die Höhenposition des Kappenmagazins 30. Der erste Elektrodenschaft fährt dann zunächst aus der einen und (nach einem Weiterdrehen des Kappenmagazins 30 mittels des Pneumatikzylinders 32 und der Ratsche 33) dann der zweite Elektrodenschaft aus der anderen Richtung an der jeweiligen Entnahmeposition E in das Kappenmagazin 30 ein, das von beiden Seiten beispielsweise mit jeweils 18 Kappen befüllt ist. Hierbei ist es von Vorteil, daß das Kappenmagazin 30 durch die gegeneinander versetzten Kappenaufnahmetaschen 31 nur eine sehr geringe

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Breite B aufweist. Die jeweilige Entnahmestellung E für die Kappen wird über die mit den korrespondierenden Arretieröffnungen 34 des Kappenmagazins 3 0 zusammenwirkenden Kugel-Druckstücke in Position gehalten.

Durch die Sicherung der Kappen im Trommelmagazin mittels des in den Umfangsnuten 37 eingestzten, oben erwähnten 0-Rings sind die Elektrodenkappen radial leicht festgehalten, so daß sie nicht unbeabsichtigt herausfallen, jedoch einfach und ungehindert entnommen werden können.

Der Füllzustand des Kappenmagazins 30 wird dabei durch den Sensor 3 8 überwacht. Dies dient der Gewährleistung einer hohen Prozeßsicherheit. Zur Signalisierung der Notwendigkeit, das Kappenmagazin 30 rechtzeitig wieder aufzufüllen, kann dazu automatisch der Vorgang abgebrochen und eine an der Gestellsäule 10 montierte Rundumleuchte 14 in Gang gesetzt werden. Das Weiterdrehen des Kappenmagazins 3 0 erfolgt aus Gründen der Funktionssicherheit unmittelbar vor der Kappenaufnahme. Das Befüllen der Kappenaufnahmetaschen 31 erfolgt von Hand bei Drehung des Kappenmagazins 3 0 ausgelöst durch einen elektrisch betätigten Fußschalter (-wodurch beide Hände der Wartungsperson zum Befüllen der Kappenaufnahmetaschen 31 frei bleiben).

Außerdem kann mittels eines weiteren Sensors zusätzlich überprüft werden, ob die Elektrodenkappen tatsächlich von den Elektrodenschäften aufgenommen wurden. Der Roboter bewegt dazu nach dem Kappenaufnahmevorgang nacheinander die beiden Elektrodenschäfte vor eine Kontrolleinrichtung und prüft, ob die beiden Kappen auch tatsächlich körperlich aufgenommen wurden. Bei negativer Antwort kann der gesamte Vorgang abgebrochen werden, die Rundumleuchte 14 blinkt und

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es erfolgt eine Fehlermeldung (oder der Vorgang kann erneut auf der jeweiligen Seite gestartet werden).

Die Roboterzange wird nach positiver Kappenkontrolle zu einem sogenannten, bisher nicht erwähnten Klopfblech 15 bewegt, das ebenfalls an der Gestellsäule 10 fest montiert ist. Die Zange öffnet und schließt mehrere Male mit festem Schlag über diesem Klopfblech, wodurch die noch losen Kappen auf dem jeweiligen Konus der Elektrodenschäfte festgeschlagen werden.

Zum Kappenfräsen (Nachfräsen von bereits benutzten oder Startfräsen von neuen Elektrodenkappen) bewegt sich die Roboterzange wiederum ohne Drehveränderung auf die Höhe des Kappenfräsers 40. Die Zangenluft wird dabei reduziert. Das Fräsen erfolgt dann in an sich bekannter Weise bei geschlossener Roboterzange für beide Elektroden gleichzeitig, beispielsweise 2,5 s lang bei einer Schließkraft der Zange von maximal 100 kp. Die anfallenden Späne fallen in die darunter angeordnete Späneauffangwanne 4 00.

Während das Kappenmagazin 30 der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere zur Aufnahme sog. Eurokappen nach DIN ISO 5821 (Durchmesser 16 mm, Länge 22 mm) bestimmt ist, eröffnet eine Gestaltung des Kappenmagazins 30 entsprechend der zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Fig. 9 sowie 10a und 10b) einen universellen Magazineinsatz mit einer Befüllmöglichkeit für alle der in Fig. 8a bis 8g dargestellten Typen von Elektodenkappen 101 bis 107 sowie für Kappen mit den unterschiedlichsten Abmessungen.

Die bekannten Kappen unterscheiden sich dabei insbesondere

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in ihren Durchmessern, Längen und durch die Ausbildung ihrer Spitzen. Die Spitze kann beispielsweise symmetrisch (Kappen 101 bis 103, 105 bis 107) oder auch asymmetrisch (Kappe 104) ausgebildet sein und kann sich entweder gar nicht (Kappe 103), konisch (Kappen 102, 104, 107) oder in unterschiedlicher Weise abgerundet (Kappen 101, 105, 106) verjüngen.

Die in Fig. 9 und 10a, 10b gezeigte zweite Ausführung des Kappenmagazins 3 0 unterscheidet sich von der ersten Ausführung dadurch, daß die Kappenaufnähmetaschen 31 nicht als der Form einer Elektrodenkappe angepaßte Stufenbohrungen, sondern als einfache Durchgangsbohrungen mit konstantem Durchmesser C ausgeführt sind (Fig. 9) , in denen jeweils der Form einer Elektrodenkappe angepaßte, vorzugsweise aus Kunststoff bestehende, Einsatzteile 31a (Fig. 10a, 10b) aufgenommen werden können. Der Außendurchmesser der Einsat zteile 31a entspricht dabei dem Durchmesser C der Durchgangsbohrungen, während sich die Stufung der Innendurchmesser nach dem Durchmesser und der Form der aufzunehmenden Elektrodenkappe richtet. Außerdem kann durch einen entsprechenden (nicht näher bezeichneten) Randsteg mit beispielsweise einer Abflachung am Außendurchmesser der Einsatzteile 31a und eine korrespondierende Formgestaltung der Grundfläche 35 und der Deckfläche 36 des zylinderförmigen Kappenmagazins 30 ein sicherer Halt der Einsatzteile 31a im Kappenmagazin 3 0 erreicht werden.

Fig. 11 zeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise zur Prozeßabsicherung sensorgesteuert auf Kollision hin überwacht werden kann. Bei Überschreitung vereinbarter Grenzen, bei Fehlfunktionen und bei Anlagenkollision kann die gesamte Roboteraktivität stillgesetzt

werden. Zu diesem Zweck kann an der Gestellsäule 10, vorzugsweise in deren unteren Bereich, ein berührungslos wirkender Näherungsschalter 50 in einer einstellbaren Haltevorrichtung 51 montiert sein, welche ihrerseits fest mit der Gestellsäule 10 verbunden ist. Der berührungslos, z.B. induktiv, arbeitende Näherungsschalter 50 wirkt mit einem Metallstab 52 zusammen, der mit der Basis 12 verschraubt ist und durch eine Bohrung 53 in der Standplatte 12a ragt. Stößt ein Gegenstand, z.B. der Roboter, gegen die erfindungsgemäße Vorrichtung, so entfernt sich der Näherungsschalter 50 (bedingt durch die über die Federpakete 13 unter elastischer Vorspannung stehende Befestigung von Standplatte 12a und Basis 12) von dem Metallstab 52 und löst elektrisch einen NOT-AUS-Betrieb aus. Indirekt kann auf diese Weise auch überwacht werden, ob eine Kappe auch tatsächlich vom Elektrodenschaft abgezogen wurde, nachdem der entsprechende Arbeitsschitt erfolgt ist. Sollte dies nicht der Fall sein, so fährt der Roboter mit der nicht abgezogenen Kappe gegen eine neue Kappe, die sich noch im Kappenmagazin 30 befindet, wodurch die Kollisionssicherung anspricht.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Beispielsweise können die Formgestaltung und/oder die Anordnung einzelner Teile der Kappenlöseeinerichtung 20, des Kappenmagazins 30 und des Fräsers 40 an der Gestellsäule 10 variieren. So könnte z.B. der Grundkörper Q des Kappenabzugsteils 27a, 27b auch eine runde Form aufweisen. In dem Kappenmagazin 30 könnte auch eine andere als die angegebene Anzahl von Aufnahmetaschen 31 vorgesehen sein. Z.B. hat sich eine Anzahl von 24 Einsatzteilen 31a für die zweite Ausführung der Er-

findung als vorteilhaft erwiesen. Ebenso ist es möglich, die Kappenlöseinrichtung 2 0 und das Kappenmagazin 3 0 nur für einen einseitigen Kappenwechsel oder den Wechsel zweier unterschiedlicher Kappen auszulegen.

Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Bezuqszeichen

101-107	Elektrodenkappen (nur Fig. 8)
10	Gestellsäule
11	Druckstücke
12	Basis
12a	Standplatte
13	Federpaket
14	Rundumleuchte an 10
15	Klopfblech an 10
20	(Doppel-)Kappenloseeinrichtung
20a	(untere) Kappenloseeinrichtung
20b	(obere) Kappenloseeinrichtung
200	Kappenauffangbehälter
21	Antrieb von 2 0 bzw. 2 0a/20b
22	Gabelkopf
23a	Klemmhebel von 2 0a
23b	Klemmhebel von 20b
24a	Platte von 20a an 10
24b	Platte von 20b an 10
25a	Buchse in 24a
2 5b	Buchse in 24b
26a	Aufnahmebohrung in 27a
26b	Aufnahmebohrung in 27b
27a	Kappenabzugsteil von 20a
27b	Kappenabzugsteil von 2 0b
28	Feder
29	Schubstange
30	Kappenmagazin
31	Kappenaufnähmetasche von 3 0
31a	Einsatzteil für 30
32	Pneumatikzylinder (Antrieb von 30)
33	Ratsche
34	Arretieroffnungen in 30 für.11
35	Grundfläche von 3 0
36	Deckfläche von 3 0
37	Umfangsnut an 3 0
38	Sensor
39	Einfädelschräge
40	Kappenfräser
400	Soäneauffanqwanne

50 Näherungsschalter

51 Halterung für 50 an

52 Metallstab an 12

53 Bohrung in 12a

A Spalt zwischen 24a und 27a bzw. 24b und 27b

A-A Symmetrieachse 2 0a/20b

B Breite von 30

C Durchmesser

D Drehrichtung von 3 0

Da Drehrichtung von 27a

Db Drehrichtung von 27b

E Kappenentnahmeposition von

H Hebelarm an Q

K Kreisbahn auf 30

Q Grundkörper von 27a, 27b

Ql, Q2 Teile von Q

R Distanzringe

Ra Elektrodeneinfahrrichtung für 2 0a

Rb Elektrodeneinfahrrichtung für 2 0b

S Verschraubung von Ql und Q2

Claims (20)

K0612/VIII NIMAK - Automatisierte Schweißtechnik GmbH Werkstraße, D-57537 Wissen (Sieg) Ansprüche

1. Vorrichtung zum automatisierten Wechsel von Elektrodenkappen (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) an Schweißelektrodenschäften, mit einer an einer Gestellsäule (10) befestigten Kappenlöseeinrichtung (20) und mit einem Kappenmagazin (30) ,

dadurch gekennzeichnet, daß das Kappenmagazin (30) als Trommelmagazin ausgebildet und an der Gestellsäule (10) für die Kappenlöseeinrichtung (20) befestigt ist, wobei das Kappenmagazin (30) Kappenaufnahmetaschen (31) aufweist, die auf kreisbogenförmigen Bahnen (K) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, <■

dadurch gekennzeichnet, daß an der Gestellsäule (10) für die Kappenlöseeinrichtung (20) ein Kappenfräser (40) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kappenmagazin (30) eine zylindrische Grundgestalt aufweist, wobei auf der Grundfläche (35) und/oder auf der Deckfläche (36) des Zylinders eine Vielzahl von Kappenaufnahmetaschen (31) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kappenaufnahmetaschen (31) jeweils auf der Grundfläche (35) und versetzt dazu auf der Deckfläche (3 6) des Zylinders auf Kreisbahnen (K) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappenaufnahmetaschen (31) jeweils als der Form und Größe einer Elektrodenkappe (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) angepaßte, das Kappenmagazin durchdringende Stufenbohrungen ausgeführt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappenaufnahmetaschen (31) jeweils als der Form und Größe einer Elektrodenkappe (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) angepaßte, vorzugsweise aus Kunststoff bestehende, Einsatzteile (31a) ausgeführt sind und das Kappenmagazin (30) Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Einsatzteile (31a) aufweist. .

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kappenmagazin (3 0) einen Drehantrieb aufweist, der vorzugsweise aus einem an der Gestellsäule (10) befestigten Pneumatikzylinder (32) gebildet ist, welcher über eine Ratsche (33) auf das Kappenmagazin

(30) wirkt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestellsäule (10), insbesondere mittels vorgespannter

Federpakete (13), federelastisch auf einer Basis (12) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung des Kappenmagazins (30) gestellfeste federnde Druckstücke, insbesondere Kugel-Druckstücke, vorgesehen sind, die mit korrespondierenden Arretieröffnungen (34) des Kappenmagazins (30) zusammenwirken.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kappenmagazin (30) mindestens eine die Kappenaufnähmetaschen (31) peripher durchdringende Umfangsnut (37) zur Aufnahme eines Sicherungsringes, insbesondere eines O-Ringes, aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Kappenmagazin (30) mindestens ein Sensor (38), vorzugsweise mindestens eine die Kappenaufnahmetasche (31) durchstrahlende Laserlichtschranke, angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (38) an einer Stelle des Kappenmagazins (30) angeordnet ist, an der sich eine Kappenaufnahmetasche (31) zumindest auf einem vorletzten Magazinplatz vor einer Entnahmeposition (E) für die Elektrodenkappe (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) befindet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle des Kappenmagazins, an der sich eine Kappenaufnahmetasche (31) ein oder mehrere Magazinplätze vor einer Entnahmeposition (E) für die Elektrodenkappe (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) befindet, eine Einfädelschräge (39) für die Elektrodenkappen (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappenlöseeinrichtung (20) einen, insbesondere pneumatischen Antrieb (21), einen mit dem Antrieb über einen Gabelkopf (22) einendig verbundenen und anderendig nach der Art einer Kreisevolvente konturierten Klemmhebel (23a, 23b), eine gestellfest montierte Platte (24a, 24b) mit einer darin eingesetzten, ein Außengewinde aufweisenden Buchse (25a, 25b) zur klemmenden Aufnahme einer Elektrodenkappe (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) sowie ein - über ein Innengewinde einer Aufnahmebohrung (26a, 26b) für die Elektrodenkappe (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) - auf das Außengewinde der Buchse (25a, 25b) schraubbares Kappenabzugsteil (27a, 27b) aufweist, wobei das Kappenabzugsteil (27a, 27b) drehbeweglich und mittels des in ihm mit dem konturierten Ende gelagerten Klemmhebel (23a, 23b) bewegbar und entgegen einer Drehrichtung (Da, Db) mittels einer Feder (28) belastet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Gestellsäule (10) befestigte Kappenlöseeinrichtung (20) zwei einzelne Kappenlöseeinrichtungen (20a,

2 0b) , insbesondere zum separaten Lösen der Elektrodenkappen einander gegenüberstehender Elektroden, umfaßt, wobei die einzelnen Kappenloseeinrichtungen (20a, 20b) einen gemeinsamen Antrieb (21) aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beide einzelnen Kappenloseeinrichtungen (20a, 20b) gleichartig aufgebaut und im Ruhezustand gegenüber einer im wesentlichen horizontal durch die Gestellsäule verlaufenden Achse (A-A) axialsymmetrisch zueinander angeordnet sind, wobei das mit dem Antrieb (21) verbundene Ende des Klemmhebels (23a) der ersten Kappenlöseeinrichtung (20a) mit dem entsprechenden Ende des Klemmhebels (23b) der zweiten Kappenlöseeinrichtung (20b) über eine Schubstange (29) gelenkig verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere durch die Drehrichtung (Da, Db) des Kappenabzugsteils (27a, 27b) bestimmte Löserichtung der Elektrodenkappen (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) der Anzugsrichtung der Schweißelektrodenschäfte entspricht.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenfräser (40) in vertikaler Lage und unter dem Kappenfräser (40) eine Späneauffangwanne (400) an der Gestellsäule (10) montiert sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, daß unter der/den Kappenlöseeinrichtung(en) (20, 20a, 20b) ein Kappenauffangbehälter (200) an der Gestellsäule (10) montiert ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, daß an der federelastisch gelagerten Gestellsäule (10) ein berührungslos wirkender Näherungsschalter (50) befestigt ist, der mit einem fest auf der Basis (12) montierten Metallstab (52) zusammenwirkt und bei Kollisionen der Gestellsäule (10) oder der daran befestigten Teile, insbesondere des Kappenmagazins (30), elektrisch einen NOT-AUS-Betrieb auslöst.