DE3629097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselwerkzeugvorrichtung, insbe­ sondere bei einer Schweißzange für das Widerstandsschweißen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Auswechseln von Elektrodenarmen gemäß Anspruch 5.

Die Roboter für das Widerstandsschweißen sind mit einer speziellen Schweißzange ausgerüstet. Jede Schweißzange ist mit Elektrodenarmen bestückt. Da verschiedene Schweißoperationen auszuführen sind, ist die Form der Elektrodenarme recht unter­ schiedlich, z.B. hakenförmig, L-förmig, nahezu U-förmig oder auch geradlinig. Im Arbeitsbetrieb ist es jedoch erforderlich, daß ein Roboter Schweißbewegungen ausführen muß, die nur durch jeweils unterschiedliche Elektrodenarme ausführbar sind. Hier­ für müssen die Elektrodenarme öfters ausgewechselt werden, was am Roboter automatisch programmiert werden kann, wobei aller­ dings ein komplettes Auswechseln der Schweißzange zusammen mit den Elektrodenarmen erforderlich wird. Hierzu wird zwischen dem Roboterarm und der Schweißzange ein spezielles relativ kompliziertes Wechselwerkzeug in Form einer Kupplungsvorrich­ tung benötigt.

Allerdings unterliegen die Schweißelektroden der Elektroden­ arme im Laufe des Betriebes einer hohen elektrischen und ther­ mischen Belastung und infolgedessen auch einem hohen Verschleiß. Es ist somit zwingend erforderlich, die Elektroden auszu­ wechseln, zumindest nachzuarbeiten, was gemäß einem festge­ legtem Zeitprogramm durchgeführt wird. Hieraus ergibt sich aber ein wesentlicher Nachteil, daß die Elektroden mit ihren Elektrodenarmen bzw. Armhaltern als auch der Schweißzange ge­ meinsam, d.h. als Einheit, ausgewechselt werden müssen. Während des Auswechselns ist der Roboter stillgesetzt und in der ge­ samten Fertigungslinie kann nicht produziert werden.

Zwar ist es ebenfalls bekannt (Prospekt der Firma Carl Kurt Walther GmbH & Co. KG, Wuppertal vom 10. 07. 1984, Blatt 1 und folgende Abbildungen) zum automatischen Werkzeugwechsel, ins­ besondere von Schweißwerkzeugen für einen Roboter eine Roboterkopf-Multikupplung vorzusehen, wobei die Multikupplung das Wechselwerkzeug bildet und aus einer Loshälfte auf der Seite des Werkzeuges, z.B. der Schweißzange, und weiter aus einer Los- oder Festhälfte auf der Seite des Roboters bzw. des Roboterarmes, besteht. Durch diese Loshälften werden die Versorgungsleitungen durch entsprechende Öffnungen hindurchge­ führt und sie sind mit Clean-break-Elementen und Elektro­ steckern bestückt bzw. zur Aufnahme dieser Bauteile passend eingerichtet. Eine Loshälfte kann zwecks vielfältiger Aufnahme der Versorgungsleitungen, der Elektrostecker u. dgl. auf vier einzelne Einheiten erweitert werden. Die Loshälften sind ent­ sprechend auch mit Verriegelungseinheiten bestückt. Allerdings ist die Ausbildung so vorgesehen, daß die eine Loshälfte und ihre zugehörige Schweißzange oder ein sonstiges Werkzeug einer­ seits und ferner die andere Loshälfte bzw. sog. Festhälfte mit dem Roboter bzw. einer Roboterhand andererseits verbunden bleiben. Die Loshälften bilden einzeln für sich relativ ausge­ dehnte, relativ massiv dimensionierte Kupplungsplatten, da sie stets die schwere Schweißzange oder ein Werkzeug stützen müssen. Diese Ausbildung spricht nicht das Problem an, wie die Schweißelektroden und ihre Elektrodenarme, also viel kleinere und von der Roboterseite weiter entfernten Bauteile, anzuordnen sind, wenn wegen hoher elektrischer und thermischer Belastung die verschlissenen Elektroden auszuwechseln und/oder nachzu­ arbeiten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, die es gestatten, das Auswechseln der Elektrodenarme mit den zugehörigen Schweißelektroden einfach und schnell auszuführen, wobei danach während der Wartung der Elektrodenarme und der Schweiß­ elektrode der Roboter in der Fertigungslinie weiter produzieren kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dar­ gestellt.

Hierbei ist vorteilhaft, daß eine von den Los­ hälften ganz unabhängige, räumlich getrennte, besondere Kupp­ lung geschaffen wird, die speziell nur den Elektroden ange­ paßt ist und relativ einfach und klein ausgebildet werden kann. Deshalb können die verschlissenen Elektroden mit ihrer zugehörigen Kupplungshälfte tatsächlich leicht und schnell ausgewechselt werden. Ein neues Elektrodenpaar ist somit an der Schweißzange schnell angebracht, die Schweißzange und der Roboter mit nur sehr kurzer Betriebsunterbrechung arbeitsbereit. Da Roboter in der Serienfertigung eingesetzt werden, wo Zeit­ vorgaben für die Kosten des Produktes eine erhebliche Bedeutung haben, können an fertigen Erzeugnissen erhebliche Zeit- und Kostenvorteile erreicht werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden hier erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht, einen abgebrochen dargestellten Roboterarm, die Schweißzange, das Wechselwerkzeug und die Elektrodenarme.

Fig. 2 in Seitenansicht, die Darstellung gemäß Fig. 1, wobei jedoch die Schweißzange und die Elektrodenarme vonein­ ander entkoppelt sind.

Fig. 3 in Seitenansicht, eine der Fig. 2 entsprechende Dar­ stellung, jedoch in einer solchen Position des Roboterarmes (Roboterhand), die ein Auswechseln unterschiedlicher Elektroden­ arme aus einem Elektrodenarmmagazin leichter veranschaulicht, wobei alle Bauteile zu Fig. 3 gehören.

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Elektrodenarm-Magazin.

Fig. 5 eine Seitenansicht zu Fig. 4, wobei zwei unter­ schiedliche Elektrodenarme in das Magazin eingeführt sind.

Gemäß Fig. 1 ist die abgebrochen dargestellte Roboterhand 10 über ein Zwischenstück 11, das vorteilhaft kein Wechselwerk­ zeug zu sein braucht, funktionell mit der Schweißzange 12 ver­ bunden, in der eine Leitung 13 für die Stromzufuhr und eine Zu- und Rückführleitung 14 für das Brenngas vorhanden sind. An der arbeitsseitigen Stirnseite schließt sich jeweils ein Wechselwerkzeug 15 bzw. 16 an und an diese die eigentlichen Elektrodenarme 17, 18, die die eigentlichen Schweißelektro­ den 17 a, 18 a tragen.

Wie ferner der Fig. 2 zu entnehmen, trägt das elektroden­ seitige Ende jeweils ein Kupplungsbauteil, insbesondere eine Kupplungshälfte 19, 21. Diese kann vorteilhaft eine spannbare Kegel- Kupplungshälfte sein mit entsprechendem Aufnahmeraum für ein anderes Kupplungsteil, das am zugehörigen Elektrodenarm 17 bzw. 18 vorhanden ist, vorzugsweise in Form einer Kegelkupp­ lung 20, 22. Diese Kegelkupplung bildet mit zugehörigen Hälften 19, 20 eine Spannkupplung, indem der zugehörige Kegelstumpf der Kupplungshälfte 20, 22, vgl. Fig. 2, 3, in den Aufnahmeraum der anderen Kupplungshälften 19, 21 axial fest, wenn auch lösbar, einsetzbar ist. Es ist wesentlich, daß die jeweilige Stromleitung 13 a, 13 b und die jeweilige Zu- und Rückleitung 14 a, 14 b in der einen Kupplungshälfte bzw. die entsprechenden Bauteile 13 a, 14 a; 13 b, 14 b in der anderen Kupp­ lungshälfte 20 bzw. 22 durchgeführt sind, so daß die Wechsel­ werkzeuge 15, 16 nicht die Zu- bzw. Abfuhr der Betriebsstoffe für die Schweißelektroden 17 a, 18 a behindern.

Aus Vorstehendem ist erkennbar, daß nunmehr lediglich die Elektrodenarme mit ihren Schweißelektroden ausgewechselt wer­ den müssen, was wesentlich einfacher und baulich billiger ist als das komplette Auswechseln der Schweißzange mit zugehörigen Elektrodenarmen, wobei die Ausbildung des Zwischenstückes 11 stark vereinfacht ist. Die Wechselwerkzeuge 15, 16 sind na­ türlich so ausgebildet, daß sie die Elektrodenarme hinreichend fixieren und festspannen.

Durch diese Ausgestaltung werden weitere aus Fig. 3 - Fig. 5 erkennbare Vorteile erreicht bzw. Neuausgestaltungen möglich. Es wird vorgeschlagen, in einem Magazin 23 zwei oder mehr Elektrodenarme, die unterschiedlich sind, unterzubringen. Das Magazin kann die Form einer flachen Scheibe haben, die an einer mittleren Achse 24, relativ drehbar, angeordnet sein kann und entsprechende Aufnahmen, z.B. Öffnungen 25, vorzugsweise am Umfang aufweist, an oder in denen zugehörige Endstücke 26 der Elektrodenarme eingehängt, eingeschoben, angeklemmt o.dgl. sind; diese Verbindung ist aber stets lösbar. Es ist vorteilhaft, die einzelnen Magazinplätze bzw. Öff­ nungen 25 mit einem Sensor 27 zu versehen bzw. diesen zuzu­ ordnen. Dem zugehörigen Magazinplatz wird somit nur der zuge­ hörige Elektrodenarm zugeführt und eingehängt o.dgl. und Ver­ wechselungen werden somit automatisch vermieden. Hierdurch wird wesentlich vereinfacht, daß der Roboter zu dem jeweiligen neuen Programm stets die zugehörigen neuen Elektrodenarme auf­ nimmt. Es ist erkennbar, daß in vorteilhafter Weise gemäß diesem Vorschlag nunmehr zwecks Wartung und Pflege, die prüfbedürftigen Elektrodenarme 18 a, 18 b, vgl. Fig. 5, dem Magazin 23 entnommen werden können. Mittlerweile ist der Roboter­ arm jedoch mit einem anderen, vorzugsweise ebenfalls dem Magazin 23 entnommenem Paar von Elektrodenarmen ausgerüstet und die Arbeit in der Produktionslinie wird insoweit nicht unterbrochen bzw. nur auf die außerordentlich verkürzte Zeit­ spanne beschränkt, während der die Kupplungshälften 19, 20 bzw. 21, 22 von einander getrennt sowie an die mit der Schweiß­ zange verbliebenen Kupplungshälften 19, 21, die mittlerweile herangeholten anderen Kupplungshälften der anderen bzw. neuen Elektrodenarme eingedrückt bzw. verbunden werden.

Claims (5)

1. Wechselwerkzeugvorrichtung, insbesondere bei einer Schweiß­ zange fürs Widerstandsschweißen, die an einer Seite mit einer Roboterhand, an einer anderen bzw. entgegengesetzten Seite aber mit den Elektrodenarmen der Schweißelektroden in Verbin­ dung steht, wobei die Elektrodenarme relativ zu ihrer Roboter­ hand auswechselbar sind, und eine als lösbare Kupplung ausge­ bildete und zwei Kupplungshälften aufweisende Wechselwerk­ zeug-Einheit zwischen Roboterhand und der Schweißzange vor­ handen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein nur als Kupplung (19, 20; 21, 22) ausgebildetes Wechselwerkzeug (15, 16) zwi­ schen dem elektrodenarmseitigen Ende der Schweißzange (12) mit einer ersten Kupplungshälfte (19, 21) und andererseits an mindestens einem Elektrodenarm (17, 18; 18 a, 18 b) selbst mit der anderen Kupplungshälfte (20, 22) angebracht ist, wobei diese erste Kupplungshälfte (19, 21) an der Schweißzange bleibend angeordnet ist.

2. Wechselwerkzeugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wechselwerkzeug als eine Spannkupplung aus­ gebildet ist.

3. Wechselwerkzeugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselwerkzeug als eine Kegelkupp­ lung ausgebildet ist.

4. Wechselwerkzeugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselwerkzeug (15, 16) bzw. die Kupplung oder Kupplungsteile (19, 20; 21, 22; 26, 26 a) zusätzlich die Stromzuleitung (13 a, 13 b) als auch die Kühl­ mittelvor- und rückleitung (14 a, 14 b) enthält.

5. Verfahren zum Auswechseln von Elektrodenarmen bei Wechsel­ werkzeugvorrichtungen, insbesondere Schweißzangen fürs Wider­ standsschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erhalt eines Steuersignals durch mindestens einen Roboterarm mindestens ein Wechselwerkzeug bzw. eine Spannkupplung zwischen der Schweißzange und dem jeweiligen Elektrodenarm geöffnet, der jeweilige Elektrodenarm erfaßt, dann letzterer mitsamt seiner zugehörigen Kupplungshälfte wegtransportiert und ab­ legt, danach durch mindestens einen, insbesondere den gleichen Roboterarm, ein oder mehr neue Elektrodenarme, samt seiner Kupplungshälfte ergriffen, insbesondere einem Elektrodenmaga­ zin entnommen werden, zum Schweißwerkzeug rücktransportiert und an dieses angekuppelt werden, indem zugehörige Kupplungs­ hälften eines Schweißwerkzeuges und eines Elektrodenarmes jeweils miteinander verbunden werden.