DE3236288C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsvorrich­ tung für die Aufnahme und für die Führung eines Arbeits­ werkzeuges, wie z. B. eines Schneidbrenners für eine ther­ mische Materialabtrennung, oder eines Schweißmundstückes, z. B. von Halbautomaten in der Schutzgasatmosphäre CO₂.

Die bisher bekannten Übertragungsvorrichtungen, z. B. für die Aufnahme und für die Führung des Brenners für das Sauerstoffbrennschneiden, weisen eine unterschied­ liche Ausbildung auf.

Eine der bekannten Vorrichtungen besteht aus einer Führungs­ schiene, auf der ein verschiebbarer Support aufgenommen ist, der durch Laufrollen geführt und mit einem Ritzelantrieb versehen ist, wobei dieser Antrieb auf einer auf der Füh­ rungsschiene gelagerten Zahnstange befestigt ist. Der Brenner ist auf einem Tragarm gelagert, der auf dem Support angeord­ net ist. Diese Vorrichtung wird mittels der Führungsschiene auf dem Werkstück befestigt.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist die Begrenzung des Brennerarbeitsbereichs durch die Schienenform, die für die geradlinige Fahrbewegung des Supports bestimmt ist. Die Be­ nutzung dieser Vorrichtung in den Innen- und Außenschweißungs­ räumen ist oft durch die Führungsschienenlänge begrenzt. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß bei einer gewellten un­ ebenen Oberfläche des Materials Formenabweichungen bei der Schweißkantendurchführung entstehen. Dieselben Nachteile entstehen bei der Trennung von formgegliederten Material­ oberflächen, weil das Schienenlaufrad durch seine Steifheit eine andere als die verlangte Form einnimmt.

Weiter ist eine Vorrichtung ohne Führungsschiene bekannt, wo sich die Fahrgestellräder auf dem getrennten Material mit einer zufälligen Führungsmöglichkeit auf der Schiene bewegen.

Diese Vorrichtungen sind meist zweiachsig, wobei eine dieser Achsen als Lenkachse ausgebildet ist und der Antrieb zwi­ schen den beiden Achsen angeordnet ist. Der Brenner ist außerhalb der Laufräderachsen gelagert.

Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß für die Er­ reichung eines befriedigenden Andrückens der Laufräder und für die Behinderung des Räderschlupfes diese Vorrichtung eine große Masse aufweisen muß, was die Aktionsfähigkeit dieser Vorrichtung nur auf eine waagerechte, bzw. mäßig geneigte Fläche begrenzt. Die Minimallänge dieser Vorrich­ tung ist mindestens zweimal so groß als der Laufraddurch­ messer. Das hat einen proportionalen Totarbeitsweg der Brenner zur Folge.

Die angeführten Nachteile beseitigt die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung, deren Wesen darin liegt, daß sie durch ein Einachsfahrgestell gebildet ist, welches aus drehbar auf der Fahrgestellachse gelagerten Laufrädern besteht, die mit zwischen den Laufrädern oder innerhalb der Laufräder und dem Außendurchmesser nicht überragenden un­ abhängigen Antrieben versehen sind. Ein jedes der Lauf­ räder ist mittels mindestens zweier Polschuhe mit Magneten, z. B. Permanentmagneten gebildet, wobei an der Fahrgestell­ achse mindestens ein Tragarm für den Arbeitswerkzeughalter und die Stütze vorgesehen ist.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist die Stütze in der Berührungsstelle mit dem Werkstück mit minde­ stens einem Magnet versehen.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Oberfläche der Polschuhe an den Laufrädern mit Rändeln, z. B. Evolventrändeln, versehen ist.

Weiter ist es vorteilhaft, daß die Polschuhe durch ihren Innendurchmesser über ein Federglied auf den Naben der Laufräder gelagert sein können.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Magneten auf ihrem Außendurchmesser mit Federelementen versehen sind.

Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn der Tragarm drehbar und gleichachsig mit der Arretierung in der Fahrge­ stellachse gelagert und mit einer Vorschubschraube mit einer auf den Arbeitswerkzeughalter befestigten Gewindebuchse versehen ist, wobei die Vorschubschraube entweder an einem Antriebsmotor oder einem Handantrieb, bzw. an beiden Antrie­ ben gleichzeitig angeschlossen ist.

Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn außenseitig zu den Laufrädern auf der Fahrgestellachse Nocken, mit in die Fahrspur der Laufräder gerichteten verschiebbaren Fingern, drehbar gelagert sind, wobei die Nocken miteinander durch einen Handgriff verbunden sind.

Auch ist es von Vorteil, wenn auf der Fahrgestellachse ein Richtungsabtaster der Laufräder befestigt ist.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Werkzeughalter mit einem an dem Tragarm angeordneten Lageabtaster versehen ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung liegen darin, daß die für die Behinderung des Räderschlupfes notwendige Vorrichtungsmasse durch die Magnetfeldstärke zwischen den Laufrädern und dem Werkstück ersetzt ist. Damit kommt die ganze Vorrichtung mit einer kleinen Masse aus, so daß auch ein Antrieb mit einer kleinen Leistung und geringen Abmessungen ausreicht, was wiederum die Lagerung des Antriebs innerhalb des Laufradbereichs des einachsigen Fahrgestells ermöglicht. Durch die Lagerung des Tragarmes des Arbeitswerkzeughalters in der Achse der Laufräder einer Ausführung mit einachsigem Fahrgestell ist die Operationslänge des Arbeitswerkzeuglaufes, z. B. des Bren­ nerlaufes, im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik fast ohne Begrenzung. Ein weiterer Vorteil, den die geringe Masse der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer magnetischen Haftung zu einem aus magnetischem Material hergestellten Werkstück mit sich bringt, liegt darin, daß ein Hin- und Her­ fahren auch auf den senkrechten Flächen einschließlich der Flächen oberhalb des Kopfes ohne die Notwendigkeit einer Führunsschienenbenutzung möglich ist. Die einachsige Durch­ führung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht einen stufenlosen Übergang zwischen verschiedenen Ebenen auch bei einer formgegliederten Werkstückoberfläche. Durch die La­ gerung des Tragarmes für den Werkzeughalter in der Laufrad­ mitte ist ein Konstantabstand zwischen dem Brenner und dem Werkstück sichergestellt.

Eine elastische Polschuhlagerung von den Laufrädern auf der Radnabe ermöglicht eine geringe Lageänderung des Polschuhes bei dessen Anfahren auf eventuelle Verunreinigungen der Werkstückoberfläche ohne eine Lageauslenkung des Halters zu verursachen. Die Auslenkung des Brenners bei dem Auffahren auf die Verunreinigungen ist durch die Rändelung auf dem Polschuh-Außendurchmesser verhindert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die selbständigen Antriebe der auf einer gemeinsamen Achse gelagerten Laufrä­ der eine Fahrtrichtungsänderung in einer beliebigen ge­ forderten Richtung ermöglichen. Dazu sind vorzugsweise ver­ schiedene Abtaster verwendbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch die Übertragungs­ vorrichtung;

Fig. 2 die Aufnahme des Werkzeughalters auf dem Tragarm und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung.

Die Übertragungsvorrichtung ist durch ein Einachs­ fahrgestell gebildet, welches aus Laufrädern 11, 11′ be­ steht, die auf einer Fahrgestellachse 12 drehbar gelagert und mit selbsttätigen, zwischen den Laufrädern 11, 11′ oder innerhalb der Laufräder 11, 11′ angeordneten Antrieben 13, 13′ versehen sind. Jeder der Antriebe 13, 13′ ist z. B. durch einen Elektro-Getriebemotor gebildet. Bei dem Aus­ führungsbeispiel (Fig. 1) sind die selbständigen Antriebe 13, 13′ umlaufartig zwischen den Laufrädern 11, 11′ auf dem Umfang der Fahrgestellachsen 12 angeordnet und überragen den Außendurchmesser der Laufräder 11, 11′ nicht. Die selb­ ständigen Antriebe 13, 13′ sind durch ein Rohr 26, das zwischen den Innenstirnflächen, unterhalb des Außendurchmesserpegels der Laufräder 11, 11′ gelagert ist, abgedeckt. Jedes der Laufräder 11, 11′ ist über Naben 113 bzw. 113′ auf der Fahr­ gestellachse gelagert und durch mindestens zwei Polschuhe 111 mit Magneten 112, z. B. Permanentmagneten gebildet. In einer beispielsweisen Ausführung ist der Außenumfang der Polschuhe 111 von den Laufrädern 11, 11′ mit einer Rändelung, z. B. einer Evolventrändelung, versehen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Polschuhe 111 mittels ihres Innendurchmessers über ein Federglied 114 auf den Naben 113, 113′ der Laufräder 11, 11′ gelagert. Dabei sind die Magnete 112 auf ihrem Außendurchmesser mit Federelementen 115 versehen. Die Federglieder 114 und die Federelemente 115 können z. B. O-Ringe aus Gummi sein. Auf bzw. in der Fahrgestellachse 112 ist mindestens ein Tragarm 14 für einen Werkzeughalter 15 gelagert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Tragarm 14 drehbar und gleichachsig in der Fahrgestellachse 12 gelagert und mit einer Arretierung 19 für den Einstellungswinkel des Werk­ zeughalters 15 versehen. Durch die Mitte der Fahrgestell­ achse 12 und des Tragarms 14 ist eine Vorschubschraube 17 mit einer auf dem Werkzeughalter 15 befestigten Gewindebuch­ se 18 geführt. Die Vorschubschraube 17 ist entweder an einem, z. B. in einer Bohrung der Fahrgestellachse 12 gelagerten selbständigen Motor-Antrieb 20, oder an einem auf der Vorschubschraube 17 an dem Ende des Tragarms 14 befestigten Hand-Antrieb 27 angeschlossen. Es können auch beide Antriebe 20, 27 gleichzeitig vorgesehen sein. Bei der Verwendung von zwei Tragarmen 14 sind diese gleichachsig auf beiden Seiten der Fahrgestellachse 12 gelagert. Auf der Fahrgestellachse 12 ist weiter eine Stütze 16 gehalten, die durch eine an ih­ rem mit dem Werkstück in Berührung tretenden Ende und z. B. mit einem Magnet, bzw. mit den z. B. drehbaren rollenförmigen Polschuhen versehene Stange gebildet ist. Bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Stütze 16 auf beiden Seiten im Endbereich der Fahrgestellachsen 12 vorgesehen. Die Stütze 16 kann auch auf der Stelle der installierten Antriebe 13, 13′ zwischen den Laufrädern 11, 11′ angeord­ net werden. An der Außenseite der Laufräder 11, 11′ sind auf der Fahrgestellachse 12 Nocken 21, 21′, die mit in die Spur der Laufräder 11, 11′ gerichteten verschiebbaren Fin­ gern 22, 22′ versehen sind, drehbar gelagert. Die verschieb­ baren Finger 22, 22′ sind jeweils durch eine in einer mit einer Rückstellfeder ausgestatteten Führung gleitend ge­ lagerte Stange gebildet, wobei die Führung fest an der Fahrgestellachse 12 angeschlossen ist. Die Nocken 21, 21′ sind miteinander durch einen Handgriff 23 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf der Fahrgestellachse 12 ein Richtungsabtaster 24 für die elektrische Richtungs­ steuerung der Laufräderfahrt befestigt. Der Werkzeughalter 15 ist mit einem Lageabtaster 25 versehen, der die Lage des Werkzeughalters 15 auf dem Tragarm 14 abtastet und zur Steuerung des Antriebs 20 der Vorschubschraube 17 dient.

Der Richtungsabtaster 24 und der Lageabtaster 25 sind durch ein Potentiometer gebildet, das mit einem Finger für die mechanische Abtastung einer auf dem Werkstück befestigten Schab­ lone oder eines Lineals ausgerüstet ist. Diese Abtaster kön­ nen auch optoelektrisch für die Abtastung eines elektrischen Strahls, z. B. Lasers, oderfür die Schablonenabtastung so­ wie elektromagnetische Abtastung u. ä. ausgebildet sein. Die Schablone oder das Lineal kann sogar das Werkstück selbst oder eines seiner Teile bilden.

Bei der Befestigung der übertragbaren Arbeitsvorrichtung auf dem Werkstück sind die Nocken 21, 21′ mittels des Hand­ griffs 23 in eine solche Lage gedreht, in welcher die ver­ schiebbaren Finger 22, 22′ in der Spurstelle der Laufräder 11, 11′ über ihren Umriß ausgeschoben sind. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung der übertragbaren Arbeitsvorrich­ tung auf dem Werkstück. Durch das nachfolgende Kippen des Handgriffs 23 kommt es zur Einschiebung der Finger 22, 22′ und zum Andrücken der Laufräder 11, 11′ ans Werkstück unter dem Einfluß der magnetischen Kraft. Durch den entgegenge­ setzten Vorgang wird das Abreißen der übertragbaren Arbeits­ vorrichtung von der Werkstückoberfläche durchgeführt. Nach dem Befestigen der übertragbaren Arbeitsvorrichtung auf dem Werkstück folgt das Einstellen des Werkzeuges, z. B. des Schweißbrenners zum Werkzeughalter 15 und das Einstellen der Arbeitsbedingungen, z. B. der Fahrtgeschwindigkeit, sowie das Einstellen des Richtungsabtasters 24, bzw. des Lageab­ tasters 25, auf das die Werkzeuglage und die Fahrtrichtung bestimmende, geforderte Abtastobjekt. Nach dieser Befestigung wird die Vorrichtung mit Hilfe von Steuerelementen betätigt, die entweder auf der Arbeitsvorrichtung, so z. B. auf dem Handgriff 23, oder auf einer für die Fernbetätigung bestimm­ ten Steuertafel angeordnet sind. Eine Elektronik 29, die in der Arbeitsvorrichtung oder entfernt von ihr gelagert und durch Kabel verdrahtet ist, gewährleistet die Funktion aller Antriebsbewegungen entsprechend den eingestellten Werten, wie den Drehrichtungswechsel von allen Elektromotoren, ihre stufenlose Drehzahlregulierung, sowie die Auswertung der Lageabweichungen, die durch den Richtungsabtaster 24 und den Lageabtaster 25 festgestellt wurden. Außerdem gewähr­ leistet sie die Funktion auch ohne diese Abtaster, d. h. sie ermöglicht gemäß den vorher eingestellten Werten, z. B. für die geradlinige Richtung, die Drehzahlaufrechterhaltung von Elektromotoren. Bei einer gewählten unterschiedlichen Ge­ schwindigkeit der beiden Laufräder 11, 11′ bewegt sich die Vorrichtung auf einer Kreisbahn.

Die Zufallunebenheiten werden mittels der Federglieder 114, ohne ein Lageauslenkung des Werkzeuges, z. B. des Brenners, ausgeglichen. Die Schlupfverhinderung, vor allem bei der Steilflächenfahrt, ist durch die Rändelung der Außendurch­ messer der Polschuhe 111 gewährleistet, wobei durch den Einfluß der Kraftlinienkonzentration auf den Rändelspitzen, Verunreinigungen, wie Metallstaub, zwischen diese Spitzen eingedrückt und gehalten werden, wodurch kein Anhaften von Verunreinigungen auf der Berührungsfläche der Polschuhe 111 stattfindet. Dazu ist die Adhäsion durch z. B. als ein O-Ring ausgebildete Federelemente 115, die auf den Außendurchmes­ sern der Magnete 112 gelagert sind, erhöht. Bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Stütze 16 in der Berührungsstelle mit dem Werkstück durch einen Magnet für die Anhebungsverhin­ derung der Stütze 16 über die Werkstückoberfläche versehen. Die magnetische Befestigung der Stütze 16 zum Werkstück er­ möglicht auch die Arbeit in der Überkopflage.

Der Erfindungsgegenstand ist in allen Bereichen der Technik anwendbar, wo die Schweißung oder eine thermische Material­ trennung mittels einer Übertragungsvorrichtung durch eine maschinelle Führung des Schweiß- oder Schneidbrenners durchzuführen ist und wo eine Maximaloperationslänge des Schweiß- oder Schneidbrenners bei der Arbeit in allen Ar­ beitslagen gefordert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch für das Festhalten und für die Führung von anderen Arbeitswerkzeugen geeignet.

Claims (9)

1. Übertragungsvorrichtung für Arbeitswerkzeuge, insbes. für Schweiß- und Schneidbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch ein Einachs­ fahrgestell gebildet ist, welches aus drehbar auf der Fahrgestellachse (12) gelagerten Laufrädern (11, 11′) oder innerhalb der Laufräder (11, 11′) und ihre Außen­ durchmesser nicht überragenden unabhängigen Antrieben (13, 13′) versehen sind, wobei ein jedes der Laufräder (11, 11′) mittels mindestens zweier Polschuhe (111) mit Magneten (112), z. B. Permanentmagneten gebildet ist, wobei an der Fahrgestellachse (12) mindestens ein Trag­ arm (14) für einen Arbeitswerkzeughalter (15) und eine Stütze (16) aufgenommen ist.

2. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stütze (16) in der Berührungsstelle mit dem Werkstück mit min­ destens einem Magnet (28) versehen ist.

3. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Polschuhe (111) von den Laufrädern (11, 11′) mit einer Rändelung, z. B. einer Evolventrändelung, ver­ sehen ist.

4. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (111) durch ihren Innendurchmesser über ein Federglied (114) auf den Naben (113, 113′) der Laufräder (11, 11′) gelagert sind.

5. Übertragungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (112) auf ihrem Außendurchmesser mit Federelementen (115) versehen sind.

6. Übertragungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (14) drehbar und gleichachsig in der mit einer Arretierung (19) versehenen Fahrgestellachse (12) gelagert und mit einer Vorschubschraube (17) mit einer auf den Arbeitswerkzeughalter (15) angeschlossenen Ge­ windebuchse (18) versehen ist, wobei die Vorschubschraube (17) entweder an einem Motor-Antrieb (20) oder einem Hand-Antrieb (27), bzw. an beiden Antrieben gleichzeitig angeschlossen ist.

7. Übertragungsvorrichtung nach den vorhergenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig zu den Laufrädern (11, 11′) auf der Fahrgestellachse (12) Nocken (21, 21′) mit in die Fahr­ spur der Laufräder (11, 11′) gerichteten verschiebbaren Fingern (22, 22′) drehbar gelagert sind, wobei die Nocken (21, 21′) miteinander durch einen Handgriff (23) verbunden sind.

8. Übertragungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrgestellachse (12) ein Richtungsabtaster (24) für die Laufräder (11, 11′) befestigt ist.

9. Übertragungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswerkzeughalter (15) mit einem an dem Trag­ arm (14) angeordneten Lageabtaster (25) versehen ist.