DE3324948C2

DE3324948C2 - Knickarmroboter zum Schneiden

Info

Publication number: DE3324948C2
Application number: DE3324948A
Authority: DE
Inventors: Florian Bauer; Manfred Czychy; Gerhard 5650 Solingen Hübsch; Wolfgang 4300 Essen Lehmann
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1983-07-11
Publication date: 1985-05-15
Also published as: IT1196174B; IT8421674A0; GB2143762A; GB2143762B; DE3324948A1; GB8416582D0; FR2548941A1; IT8421674A1; JPS6037266A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Knickarmroboter zum Schneiden, insbesondere zum autogenen Brenn- oder Plasmaschneiden von Metallen mit einem Knickarm und einem am freien Ende des Knickarmes befestigten Drehgelenk. Um die Programmierung dreidimensionaler Teile zu vereinfachen und die Höhenveränderungen von Werkstücken durch Verzug während des Schneiden automatisch zu kompensieren, wird am Drehgelenk ein Schneidbrenner mit zugeordneter Brennerhöhensteuerung befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Knickarmroboter zum Schneiden, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Knickarmroboter ermöglichen die Automatisierung des Produktionsprozesses und sind Voraussetzung für eine ständige Steigerung der Produktivität.

Knickarmroboter zum Schneiden, insbesondere zum autogenen Brenn- oder Plasmaschneiden von Metallen, denen eine Programmiereinheit zugeordnet ist, um den Schneidbrenner automatisch entlang einer vorgegebenen Bahn zu führen, werden in den letzten Jahren immer häufiger in der blechverarbeitenden Industrie eingesetzt (Messer Griesheim Prospekt Nr. 32.3023, Jahrgang 1981, Eurobot 3 und Messer Griesheim Prospekt Nr. 32.3020. Jahrgang 83, Eurobot 10-W).

Programmiert wird die Bahnkurve der Roboterbewegung des bekannten Knickarmroboters, d. h. der Schneidverlauf durch punktweises Anfahren der einzelnen Bahnpunkte von Hand. Durch Tastendruck an der Programmiereinheit werden die einzelnen Achsen in die jeweilige Position gefahren und durch Drücken der Programmiertaste in der Robotersteuerung gespeichert. Beim Brenn- oder Plasmaschneiden muß der Schneidbrenner mit Hilfe der Bahnsteuerung eine beliebig im Raum gekrümmte Bahn mit großer Wiederholgenauigkeit abfahren.

Hat die gekrümmte Bahn im Raum keinen gleichmäßigen Verlauf, oder entstehen aufgrund der Wiirmeeinbringung in das Werkstück Veränderungen der Werkstückhöhe, ist einerseits die Programmierung der unre-

gelmäßig gekrümmten Bahn sehr aufwendig, bzw. nicht mehr möglich, da sehr viele Bahnpunkte punktweise angefahren werden müssen, bzw. maximal 2000 Bahnpunkte eingespeichert werden können. Andererseits werden Werkstückhöhenveränderungen durch Verzug während des Schneidens durch die Programmsteuerung nicht berücksichtigt Dies führt zu fehlerhatten Brennbzw. Plasmaschnitten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Programmierung von dreidimensionalen Schneidbahnen mit der oben geschilderten Programmiereinheit zu vereinfachen.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Höhenänderungen von Werkstücken durch Verzug während des Schneidens automatisch zu kompensieren, wobei der Schneidbrenner in der »richtigen Höhe«, d. h. mit konstantem Abstand über der zu schneidenden Bahn geführt wird. Dabei unterscheidet sich die »richtige Höhe« wenigstens zeitweise von der »programmierten Höhe«. Diese Aufgaben werden bei einem gattungsgemäßen Roboter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß in einfacher Art und Weise durch die Anordnung Schneidbrenner/Brennerhöhensteuerung am Drehgelenk des Knickarmroboters einerseits die Anzahl der anzusteuernden Bahnpunkte wesentlich verringert werden können, da Höhenunterschiede in der Bahn nicht mehr einzeln angefahren werden müssen und andererseits Veränderungen in der Hohe durch Verzug kompensiert werden. Durch diese Einrichtung nach der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, mit zweidimensional eingespeicherten Wegen dreidimensional ausgebildete Werkstücke zu schneiden, wo· bei die Höhe automatisch konstant gehalten wird.

Um insbesondere diese Vorteile ohne aufwendige Programmiersteuereinheit und Software zu realisieren, ist zwischen dem Drehgelenk des Knickarmroboters und dem Schneidbrenner ein Motorschlitten angeordnet

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge stellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Knickarmroboters nach der Erfindung:

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Bauteile. Drehgelenk. Schneidbrenner und Brennerhöhensteuerung.

In Fig. 1 ist ein Knickarmroboter mit fünf Achsen in

seiner Gesamtheit mit 10 bezen.unet. Die fünf Achsen des Knickarmroboters 10 werden durch die Rotationseinheit 12. die Arme 14, 16 sowie das Drehgelenk 18 erzeugt.

Der Antrieb der gesteuerten Achsen 12, 14 und 16 erfolgt über die Servomotoren 20, 22, 24. Das Drehgelenk 18 wird über einen nicht näher dargestellten Motor angetrieben, wobei das Drehgelenk 18 um 180 geschwenkt sowie um 300° gedreht werden kann

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist an dem Drehgelenk 18 ein Schlitten 26 angeordnet, der aus einem mit dem Drehgelenk 18 befestigten Führungsteil 28 und einem auf dem Führungsteil 28 linear verfahrbaren Schlittenteil 30 besteht.

In dem Führungsteil 28 ist eine nicht näher dargestellte Kugelumlaufspindel gelagert, die der Führung des Schlittenteils 30 dient. Die Kugelumlaufspindel wird über einen im luihrungsteil 28 ungeordneten Motor :m getrieben.

Wie Fig.2 7,cigt, ist auf dem Schlittcnteil 30 der

Schneidbrenner 32 in einem schwenkbaren Gabelstück 34 befestigt.

Zwischen den Seitenteilen 36,38 des Gabelstückes 34 ist ein nicht näher dargestellter Lagerbock angeordnet, der über eine Welle mit deii Seitenteilen 36, 38 des Gabelstückes 34verbunden ist. Die Welle ist in miteinander fluchtenden Bohrungen der Seitenteile 36, 38 sowie einer Bohrung des Lagerbockes gelagert. Die Unterseite des Lagerbockes ist als Befestigungsplatte ausgebildet, die an das Schlittenteil 30 angeschraubt ist. Die to Vorderseite des Gabelstückes 34 ist als Brennerhalterung 40 ausgebildet. In der Bohrung 42 der Brennerhalterung 40 ist ein autogener Schneidbrenner 32 befestigt, der über die Gas- und Sauerstoffzuleitungen 44,46 versorgt wird.

An der Seite des Gabelstückes 34 ist ein Steuergehäuse 48 befestigt, in dem der Schwing- und Regelkreis der kapazitiven Brennerhöhensteuerung 55 angeordnet ist. Die elektrische Versorgung des Schwing- und Regelkreises erfolgt über die Leitungen 5ö. An der. der Brennerdüse 52 zugewandten Seite des Steuergehäuses 48 ist eine kapazitive Fühlereinheit 54 gelagert Die kapazitive Fühlereinheit 54 besteht aus einem, in unmittelbarer Nähe der Brennerdüse 52 angeordneten Fühler 56, der über eine Haltestange 58 mit dem Steuergehäuse 48 verbunden ist. Auf der, der Brennerhalterung 40 abgewandten Seite des Steuergehäuses 48 ist eine Luftzuführung 64 angeschlossen, die der Kühlung der eiektronischen/elektrischen Bauelemente der kapazitiven Schwing- und Regelkreise dient Auf der gleichen Seite to des Schlittens 26 ist an dem Schlittenteil 30 eine Zuführung 66 befestigt, die über ein Kupferrohr 68 den Zwischenraum zwischen Fühler 56 und Werkstück mit Luft beaufschlagt. Durch die Beaufschlagung des Zwischenraumes mit Luft, deren Druck an dem Ventil 70 beliebig einstellbar ist, erfolgt einerseits eine Kühlung des Fühlers 56 und andererseits wird eine gleichbleibende Atmosphäre /.wischen kapazitiver Fühlereinheit 54 und Werkstück aufrechterhalten, so daß Brenngase sowie Rauch etc. die Kapazität zwischen Fühler 56 und Werk· stück nicht beeinflussen.

Krmittelt die kapazitive Brennerhöhensteuerung 55 eine Abweichung in der Höhe des Werkstückes von der programmierten Hche und/oder an «""er Brennerhöhensleiierung 55 eingestellten Höhe, so steuert das Höhensignal ilen Motor des Schlittens 26 an und der Schlitten 26. dessen Hub vorzugsweise 50 mm beträgt, verfährt den Schneidbrenner 32 auf entsprechenden an der Brennci höhensteuerung 55 eingestelltem konstanten Abstund

Damit eine ordnungsgemäße Programmierung gewahrleistet ist ist der Schlitten 26 so gesteuert, daß er während der Programmierung sich in Mittelstellung befindet Damit ist während des Schneidens eine Nac'nregclung in einem Bereu h von +20 mm bis —20 mm gewährleistet. Nach Beendigung eines Schnittes fahrt der Schlitten 26 automatisch in die obere Position Der Brenner wird bei einem neuen Werkstück aus dieser oberen Position auf das Werkstück zugefahren und über »den Abtastfühler 56 die Höhe eingestellt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Motorschlitten nicht direkt durch die Brennerhöhensteuerung 55 anzusteuern, sondern die Höhensignale der Robotersteucrung zuzuführen, die den Motorschlitten 26 ansteuert

Weiterhin ist es auch möglich, die Höhenänderungen, die von der Brennerhöhensteuerung 55 erfaßt werden, direkt der Roboter-Steu.-rung einzugeben, die den gesamten Knickarmroboter bewegt und damit den Schneidbrenner auf die gewünschte Höhe einstellt In diesem Fall kann auf den Motorschlitten 26 am Drehgelenk 18 verzichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Knickarmroboter zum Schneiden, insbesondere zum autogenen Brenn- oder Plasmaschneiden von Metallen, mit einem Knickarm und einem am freien Ende des Knickarmes angeordneten Drehgelenk und einem daran befestigten Schneidbrenner, d a durch gekennzeichnet, daß dem Schneidbrenner (32) eine Brennerhöhensteuerung (55) zugeordnet ist

2. Knickarmroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drehgelenk (18) und Schneidbrenner (32) mit zugeordneter Brennerhöhensteuerung (55) ein Motorschlitten (26) befestigt ist

3. Knickarmroboter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerhöhensteuerung (55) direkt an eine Roboter-Steuerung angeschlossen ist.

4. Knickarmroboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Brennerhöhensteuerung (55) dem Motor des Schlittens (26) zuführbar sind.

5. Knickarmroboter nach eir.-^m der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerhöhensteuerung (55) als kapazitive Höhensteuerung ausgebildet ist

6. Knickarmroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerhöhensteuerung (55) eine Luftzuführung (64, 66) zur Kühlung des Steuergehfcuses (48) und des Fühlers (56) sowie zur Aufrechterhalte g einer gleichbleibenden Atmosphäre zwischen Fühler (56) und Werkstück zugeordnet ist.