DE4019954A1 - Automatische gasloetschweissmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum automatischen Bewirken einer Gaslötschweißung und insbesondere, jedoch nicht aus­ schließlich, für die Verbindung rohrförmiger Metallelemente durch Gaslötschweißen.

Die Verbindung rohrförmiger Metallelemente durch Gaslötschweißen ist ein Vorgang, der in verschiedenartigen technischen Bereichen häufig benutzt wird, und findet beispielsweise Anwendung in der Herstellung von Kühlkreisläufen für Kühlschränke und Kühlräume, in Kreisen für die Verteilung von Strömungsmitteln im allgemeinen (hy­ draulische Strömungsmittel, Schmiermittel, Treibstoff), in Teilen für Hähne bzw. Ventile und Armaturen und beim Bau von Rohrrahmen. Diese Vorgänge, die im wesentlichen das Erwärmen der zusammenzufü­ genden Elemente mittels einer Flamme (möglicherweise mit Einleitung einer deoxidierenden Substanz) und die Auflage einer Schweißlegie­ rung in der Verbindungszone zwischen den Elementen auf eine Weise umfassen, die koordiniert ist mit der Bewegung und der Lage der Flamme, werden durch Facharbeiter von Hand durchgeführt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine vorzusehen, welche die Durchführung dieser Tätigkeiten auf automatische Weise ermöglicht, und welche insbesondere imstande ist, die Verbindung von Metallelementen durch Gaslötschweißen zu erreichen, selbst von Elementen von unterschiedlicher Form und Lage, ohne daß man auf be­ sonders ausgefeiltes und teures Gerät zur Positionierung zurück­ greifen muß.

Dieses Ziel wird durch die vorliegende Erfindung dadurch erreicht, daß sie eine automatische Maschine für das Gaslötschweißen von Me­ tallelementen betrifft und gekennzeichnet ist durch die Tatsache, daß sie eine Träger- und Vorschubeinrichtung aufweist, die von ei­ ner programmierbaren Steuereinheit gesteuert ist und längs einer Anzahl von Koordinatenachsen beweglich ist, einen Gaslötschweiß­ kopf, der an der Träger- und Vorschubeinrichtung befestigt ist, und eine Meßfühlereinrichtung, die vom Gasschweißkopf für die Abstands­ identifizierung der zu schweißenden Elemente und die Positionierung des Gaslötschweißkopfes getragen ist, wobei der Gaslötschweißkopf die folgenden Merkmale aufweist:

• - eine Flammen-Erwärmungseinrichtung, die längs einer ersten Achse angeordnet ist,
• - eine Einrichtung zum Zuführen einer Schweißlegierung längs einer zweiten Achse, die mit der genannten ersten Achse konvergiert,
• - ein erster Schlitten, der hinsichtlich der Träger- und Vorschub­ einrichtung längs einer dritten Achse beweglich ist, die kopla­ nar ist mit der ersten und zweiten Achse und senkrecht zur er­ sten Achse,
• - ein zweiter Schlitten, der vom ersten Schlitten getragen ist und in Bezug zu diesem längs der ersten Achse beweglich ist, wobei die Erwärmungseinrichtung vom zweiten Schlitten getragen ist und in Bezug auf diesen um die erste Achse drehbar ist,
• - eine erste Betätigungseinrichtung zum Versetzen des ersten Schlittens längs der dritten Achse,
• - eine zweite Betätigungseinrichtung zum Versetzen des zweiten Schlittens längs der ersten Achse, und
• - eine dritte Betätigungseinrichtung zur Drehung der Erwärmungs­ einrichtung um die erste Achse.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird ein bevor­ zugtes Ausführungsbeispiel dieser nachfolgend lediglich als nicht­ einschränkendes Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine schematische und perspektivische Ansicht einer automa­ tischen Gaslötschweißmaschine ist, die gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung gebildet ist,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Gaslötschweißkopfes der Maschine der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab ist,

Fig. 3 eine schematische Frontansicht des Gaslötschweißkopfes der Fig. 2 ist,

Fig. 4 ein schematischer Schnitt längs Linie IV-IV in Fig. 3 ist,

Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Paares rohrförmiger Elemente ist, die durch Gaslötschweißen miteinander verbunden werden können,

Fig. 6 ein Schnitt ist, der längs Linie VI-VI in Fig. 5 vorgenom­ men wurde,

Fig. 7 einen Abschnitt der Fig. 4 im Detail und in weiter vergrö­ ßertem Maßstab darstellt,

Fig. 8 ein Teilschnitt ist, der längs Linie VIII-VIII in Fig. 7 vorgenommen wurde,

Fig. 9 ein Schnitt ist, der längs Linie IX-IX in Fig. 8 vorgenom­ men wurde, und

Fig. 10 ein Schnitt ist, der längs Linie X-X in Fig. 7 vorgenommen wurde.

In Fig. 1 ist eine automatische Gaslötschweißmaschine zum Zusammen­ fügen rohrförmiger Metallelemente, beispielsweise jener Art, die bei der Herstellung von Kühlkreisläufen verwendet werden, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.

Die Maschine 1 umfaßt im wesentlichen einen Industrieroboter 2 und einen Gaslötschweißkopf 3, der an einem Trägerteil 4 des Roboters 2 befestigt ist, der in einem Raum beweglich ist, der durch eine An­ zahl von Koordinatenachsen definiert ist.

Das dargestellte Beispiel des Roboters ist ein Portalroboter, es könnte aber auch jede andere bekannte Art eines Industrieroboters benutzt werden, solange dieser dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Trägerteils 4 mit den geforderten Freiheitsgraden für die An­ wendungsart zu erzeugen; der Aufbau des Roboters 2 ist nicht bin­ dend und wird deshalb nicht im einzelnen beschrieben, da er nicht dazu dient, zum Verständnis der allgemeinen Wirkungsweise der Ma­ schine 1 beizutragen.

Der Roboter 2 umfaßt im allgemeinen einen Portalwagen 5, der auf jeweiligen seitlichen Führungen 6 eines Sockels 7 verschieblich ist, auf welchen die zu schweißenden Elemente mittels eines Förder­ bandes 8 vorwärtslaufen.

An einem oberen Querteil 9 des Portalwagens 5 läuft ein kleinerer Wagen 10, der eine vertikal bewegliche Säule 4 trägt, die das Trä­ gerteil für den Gaslötschweißkopf 3 bildet.

Die Bewegung der verschiedenartigen beweglichen Teile der Maschine 1 und insbesondere des Kopfes 3 ist gesteuert durch eine program­ mierbare Prozeß- und Steuereinheit 11.

Der Kopf 3 ist so befestigt, daß er von einem unteren Ende der Säu­ le 4 absteht, und zwar mittels eines Befestigungsblocks 14 in Form eines Parallelepipeds. Dieser Block 14 (Fig. 9) bildet ein Paar elastischer Backen 15, 16, die durch jeweils einen Zylinder 17 ge­ bildet sind, mit einer vertikalen bzw. horizontalen Achse, die je­ weils durch einen Schlitz 18 längs ihrer Erzeugenden geöffnet sind; die Backen 15, 16 nehmen die Säule 4 bzw. einen Tragezapfen 19 für den Kopf 3 auf und sind hieran jeweils mittels tangentialer Spann­ schrauben 20 festgespannt, die sich quer zu den Schlitzen 18 er­ strecken.

Der Zapfen 19 weist ein Ende 21 mit kleinerem Durchmesser auf, das vom Block 14 absteht.

Der Kopf 3 weist einen ersten Bügel 24 auf, der eine im wesentli­ chen C-artige Form hat und insbesondere eine obere, horizontale Wand 25, eine vertikale Zwischenwand 26 und eine horizontale untere Wand 27 aufweist. Die äußere Stirnfläche der Zwischenwand 26 be­ rührt eine Seitenwand des Trägerblocks 14 und ist mit einer Bohrung 28 versehen, in welcher das Ende 21 des Zapfens 19 aufgenommen ist. Ein Querstift 29 befestigt den ersten Bügel 24 am Zapfen 19. Zwi­ schen der oberen und unteren Wand 25, 27 des Bügels 24 sind zwei vertikale Schienen 30 angebracht, die einen Abstand zueinander und einen gleichen Abstand zur Wand 26 aufweisen und längs einer verti­ kalen Bewegungsachse C einen ersten Schlitten 34 führen, der im zwischen den Wänden 25 und 27 des Bügels 24 gebildeten Zwischenraum angebracht ist. Der Schlitten 34 ist insbesondere im wesentlichen C-förmig und umfaßt eine Zwischenwand 35, die parallel zur Wand 26 des Bügels 24 angeordnet ist, und zwei flache bzw. ebene Seiten 36; in der Wand 35 des Schlittens 34 sind zwei Durchgangsbohrungen 37 mit vertikalen Achsen ausgebildet, in denen jeweils eine Büchse 38 aufgenommen ist, die an den Führungsschienen 30 verschieblich ist.

Am ersten Bügel 24 nahe einem unteren Ende der Zwischenwand 26 ist mittels Spannschrauben 39 ein zweiter Tragebügel 40 angebracht (Fig. 3 und 10), der die Form eines nach unten offenen C aufweist. Dieser zweite Bügel 40 trägt mittels eines Paares von Lagerungen 41, die in jeweiligen Seitenwänden 42 des Bügels 40 aufgenommen sind, eine Spindel 45, deren jeweilige Endabschnitte 46, 47 von diesen Wänden abstehen. Der Endabschnitt 46 gegenüber dem ersten Bügel 24 ist zur Drehung mit einer Abtriebswelle 49 eines elektri­ schen Getriebemotors 50 befestigt, der an der entsprechenden Sei­ tenwand 42 des Bügels 40 befestigt ist; am entgegengesetzten Endab­ schnitt 47, der vertikal unter einer Mittelöffnung 54 angeordnet ist, die im untersten Teil 27 des ersten Bügels 24 ausgebildet ist, ist ein Nocken 55 angesetzt, der mit einem kleinen Rad 56 zusammen­ wirkt, das auf einem Stift 57 drehbar ist, der von einem Träger 58 getragen ist, der unter der Wand 35 des ersten Schlittens 34 befe­ stigt ist und in der Öffnung 54 aufgenommen ist. Das Rad 56 wird in Berührung mit dem Nocken 55 durch Wirkung einer wendelförmigen Spi­ ralfeder 59 gehalten, die in einem oberen mittigen Sackloch 60 der Wand 35 des ersten Schlittens 34 aufgenommen ist und zwischen der oberen Wand 27 des Bügels 24 und der unteren Fläche des Loches 60 selbst zusammengedrückt ist.

Auf der Spindel 45 innerhalb des Bügels 40 sind mehrere Steuer­ nocken 64 passend befestigt, die wirksam sind, eine jeweilige An­ zahl von Mikroschaltern 65 zu betätigen, die an einer Platte 66 angebracht sind, die unter dem zweiten Bügel 40 befestigt ist. Die­ se Mikroschalter 65 sind mit der Steuereinheit 11 verbunden, die die Stromzufuhr zum elektrischen Getriebemotor 50 steuert.

Zwischen den Seiten 36 des ersten Schlittens 34 sind zwei überein­ anderliegende, mit Abstand angeordnete, horizontale Stäbe bzw. Schienen 67 angeordnet; im zwischen den Seiten 56 gebildeten Zwi­ schenraum ist ein zweiter Schlitten 68 angebracht, der im wesentli­ chen die Form eines Parallelepipeds aufweist, längs der genannten Schienen 67 verschieblich ist und für diesen Zweck mit jeweiligen Durchgangsbohrungen 69 versehen ist, die zwei jeweilige Büchsen 70 aufnehmen.

Ein Abschnitt 74 dieses zweiten Schlittens 68 ragt aus dem zweiten Schlitten 34 auswärts vor und ist mit einem horizontalen, quer ver­ laufenden, durchgehenden Sitz 75 parallel zu den Schienen 67 verse­ hen, in dem unter Zwischenlage einer Bronzebüchse 76 eine drehbare Nabe 77 aufgenommen ist, innerhalb deren ein Handgriff 78 für einen Sauerstoff-/Acetylenbrenner 82 angebracht ist, der unten im einzel­ nen beschrieben ist. Insbesondere umfaßt die Nabe 77 einen inte­ grierten Abschnitt 83, der eine elastische Backe bildet, die am Handgriff 78 selbst festgespannt ist.

An der oberen Wand 25 des ersten Bügels 34 ist in der Mitte und na­ he zu seiner Außenkante mittels eines Paares Schrauben 79 ein pa­ rallelepipedförmiger Trageblock 80 befestigt, der mit einer Verti­ kalbohrung 81 versehen ist, in der ein Stift 84 befestigt ist. Ein Schwinghebel 86 ist am Stift 84 mittels einer Bronzebüchse 85 ge­ lenkig angebracht. Der Schwinghebel 86 weist einen größeren Arm 87 auf, der sich oberhalb der oberen Wand 25 des Bügels 24 mit Abstand zu diesem erstreckt, und einen kleineren Arm 88, der vom Bügel 24 oberhalb einer oberen Wand 89 des vorspringenden Abschnitts 74 des zweiten Schlittens 68 und mit Abstand zu dieser Wand übersteht. Die genannten Arme 87, 88 weisen jeweils einen Längsschlitz 90, 91 auf.

An der oberen Wand 25 des Bügels 24 ist in der Mitte der Zwischen­ wand 26 ein zylindrischer Sitz 94 ausgebildet, mit einer vertikalen Achse, in der eine Hülse 95 angebracht ist, die ein Ende einer drehbaren Spindel 97 aufweist, die radial durch ein Paar Lagerungen 98 getragen ist. An einem mittleren Abschnitt der Spindel 97 sitzt eine Riemenscheibe 99; am entgegengesetzten Ende der Spindel 97 ist ein Ring 100 angebracht, an dem ein Zapfen 101 mit einer vertikalen Achse in exzentrischer Lage befestigt ist. Dieser Zapfen 101 greift verschieblich in den Schlitz 90 des größeren Armes 87 des Schwing­ hebels 86 ein. Bei einer oberen Stirnfläche des genannten überste­ henden Abschnitts 74 des zweiten Schlittens 68 ist eine Nut 104 ausgebildet, in der verschieblich ein Trageblock 105 angeordnet ist, an dem ein Antriebszapfen 106 mit vertikaler Achse angebracht ist, der verschieblich in den Schlitz 91 des kleineren Armes 88 des Schwinghebels 86 eingreift. Der Block 105 ist an einem beweglichen Arm 107 einer pneumatischen Betätigungseinrichtung 108 so befe­ stigt, daß er von einer äußeren Fläche des zweiten Schlittens 68 absteht.

An der oberen Wand 25 des ersten Bügels 24 ist, zu einer rückwärti­ gen Zone des Kopfes 3 überstehend, eine horizontale Platte 109 an­ gebracht (Fig. 2, 7), unter der ein elektrischer Getriebemotor 110 mit seiner Achse in vertikaler Lage befestigt ist. An der Abtriebs­ welle 113 des Getriebemotors 110, die durch eine Bohrung (nicht dargestellt) an der Platte 109 nach oben übersteht, sitzt eine An­ triebsriemenscheibe 114, die zur gemeinsamen Drehung mit der Rie­ menscheibe 99 durch einen Riemen 115 gekoppelt ist. Die Lage der Platte 109 in Bezug auf den Bügel 24 und demzufolge die Spannung des Riemens 115 ist dadurch einstellbar, daß die Platte 109 mit ei­ nem Paar durchgehender Schlitze 116 parallel zu den Schienen 67 versehen ist, die in Gleiteingriff mit jeweiligen Befestigungs­ schrauben 117 des Bügels 24 selbst stehen.

Die Stromzufuhr zum Getriebemotor 110 wird durch die Einheit 111 gesteuert.

Der Brenner 82 (Fig. 7) umfaßt einen horizontalen, geradlinigen vorderen Brennerabschnitt 118, der sich axial vom Handgriff 78 in Vorwärtsrichtung des Kopfes 3 längs einer Achse A parallel zur Ach­ se der Führungsschienen 67 des zweiten Schlittens 68 erstreckt. Am einen Ende des vorderen Brennerabschnitts 118 sind zwei Düsen 119 für die Flammabgabe angeordnet, die in einer gemeinsamen Ebene ge­ krümmt sind und zu einem Punkt F zusammenlaufen, der auf der Achse A liegt. Der Brenner 82 wird durch ein Paar Rohre 120, 121 durch Zufuhr von Sauerstoff bzw. Acetylen gespeist, die am rückwärtigen Ende des Handgriffs 78 angeschlossen sind. Das Acetylen ist beque­ merweise vorher mit einem deoxidierenden Gas vermischt.

Wie in Fig. 8 deutlich dargestellt, ist ein pneumatischer Zylinder 124 in einer im wesentlichen vertikalen Lage schwenkbar an einem Träger 125 gelagert, der an einem unteren Bereich des zweiten Schlittens 68 befestigt ist. Eine Kolbenstange 126 (nicht darge­ stellt) des Zylinders 124 ist in einer exzentrischen Lage gelenkig an einer Backe 127 angebracht, die an der Nabe 77 festgespannt ist, die den Handgriff 78 des Brenners 82 aufnimmt, und zwar auf eine solche Weise, daß die Drehung der Nabe 77 selbst um ihre Achse A gesteuert wird.

Die Maschine 1 weist ferner eine Berührungsfühlereinrichtung auf, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 130 bezeichnet ist und teilwei­ se in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist. Die Einrichtung 130 umfaßt eine Stange 131, die schwenkbar an einem nicht dargestellten Träger gelagert ist, der am Bügel 24 befestigt ist und in Bezug auf diesen um eine horizontale Achse schwenkbar ist, die senkrecht zur Achse A des Brenners 82 verläuft, und zwar zwischen einer ersten, im we­ sentlichen vertikalen Ruhelage, die in Fig. 2 in ausgezogenen Um­ rißlinien dargestellt ist, und einer zweiten Betriebslage, die nach vorne und unten geneigt ist, wie in Fig. 1 und in gestrichelter Um­ rißlinie in Fig. 2 dargestellt ist.

Am Ende der Stange 131 ist ein Allrichtungsfühler 132 bekannter Art angeordnet, der dazu eingerichtet ist, elektrische Signale an die Steuereinheit 11 der Maschine 1 infolge der Berührung mit einem äußeren Körper abzugeben.

Die Maschine 1 umfaßt schließlich eine Schweißlegierungs-Vorschub­ einheit 133 irgendeiner herkömmlichen Art, die auf dem Markt er­ hältlich ist und deshalb nicht im einzelnen beschrieben wird. Die Schweißlegierung liegt in Form eines festen Drahtes 134 vor. Die Einheit 133 ist an der einen Seite der Säule 4 vertikal oberhalb des Kopfes 3 befestigt. Diese Einheit 133 umfaßt Einstellmittel (nicht dargestellt) zum Einstellen von Menge und Geschwindigkeit der Abgabe der Schweißlegierung, und eine Drahtführungseinheit 135, die längs einer Achse B angeordnet ist, die in der vertikalen Ebene liegt, die auch die Achse A des Brenners 82 enthält, im wesentli­ chen um 45° geneigt ist und diese nahe dem Punkt F schneidet.

Die Wirkungsweise der Maschine 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine spezielle, beispielhafte Anwendung beschrieben. In den Fig. 5 und 6 ist eine Verbindung 140 zwischen zwei Rohren 136, 137 eines Kühlkreislaufes dargestellt. Das Rohr 136 weist ein becher­ förmiges Ende 138 auf, in das das entsprechende Ende 139 des Rohres 137 eingeführt ist.

Die Identifizierung von Lage und Abmessungen der Verbindungsstelle 140, wobei unterstellt wird, daß die Ebene, in der die Rohre lie­ gen, bekannt ist und wobei aus Gründen der Einfachheit davon aus­ gegangen wird, daß sie senkrecht zur Achse A des Brenners 82 liegt, bildet die erste Phase des Arbeitszyklus der Maschine 1.

Die Stange 131, die sich normalerweise in der Ruhelage befindet, wird in die Betriebslage bewegt und der Kopf 3, vorausgesetzt, daß die Ebene der Verbindungsstelle 140 bekannt ist, wird automatisch durch die Steuereinheit 11 auf eine solche Weise versetzt, daß der Fühler 132 auf die beiden Rohre 136, 137 beispielsweise bei den je­ weiligen Punkten trifft, die mit P1 und P2 bezeichnet sind; das Programm für die Steuerung der Einheit 11 ist so, daß der Kopf 3 unmittelbar nach dem Auftreffen des Fühlers 132 angehalten wird und, was überaus wichtig ist, die augenblicklichen Koordinaten der Berührungspunkte eingespeichert werden. Nachdem die Lagen P1 und P2 bekannt sind, wird die Richtung der Achsen der Rohre 136, 137 iden­ tifiziert und der Kopf 3 wird parallel zu diesen Achsen auf eine solche Weise versetzt, daß der Fühler 132 die Kante des becherför­ migen Endes 138 beispielsweise am Punkt P3 trifft. Die Koordinaten des Punktes P3 werden ebenfalls abgespeichert, und nachdem die Geo­ metrie der Werkstücke bekannt ist, wird die Lage der Verbindungs­ stelle im Raum identifiziert.

Die Stange 131 wird dann durch die pneumatische Betätigungsein­ richtung in die Ruhelage bewegt, so daß sie nicht störend in die Schweißtätigkeit eingreift.

Der Kopf 3 wird nun auf eine solche Weise versetzt, daß er den Brenner 82 nahe zur Verbindungsstelle 140 bringt, und zwar ent­ sprechend den Koordinaten, die vom Fühler 132 identifiziert wurden.

Der Kopf 3 ist imstande, die Lage des Brenners 82 hinsichtlich der Einheit 133 zum Vorschub der Schweißlegierung einzustellen und ins­ besondere seine Lage in einer vertikalen Richtung sowie die Neigung um seine Achse A zu ändern.

Insbesondere wird die Lage des Brenners 82 in vertikaler Richtung durch den Getriebemotor 50 reguliert, der die Drehung der Spindel 45 und deshalb auch des Nockens 55 steuert. Dieser Nocken 55 arbei­ tet mit dem Rad 56 zusammen, das vom ersten Schlitten 34 getragen ist, der in vertikaler Richtung längs der Achse C durch die Schie­ nen 60 geführt ist. Die Drehung des Nockens 55 veranlaßt eine ent­ sprechende vertikale Umsetzung des ersten Schlittens 34; der zweite Schlitten 68 und der Brenner 82 werden vom ersten Schlitten 34 ge­ tragen und werden deshalb in fester Verbindung mit dem versetzt.

Änderungen in vertikaler Richtung der Lage des Brenners 82 werden auf diskrete Weise mittels der Nocken 85 erhalten, von denen jeder den entsprechenden Mikroschalter 64 in einer unterschiedlichen Win­ kellage schaltet. Die Steuereinheit 11 wählt in Abhängigkeit von den Koordinaten, die vom Fühler 132 ermittelt wurden, die optimale Vertikallage des Brenners 82 aus den verschiedenen möglichen Lagen; das Anhalten des Getriebemotors 50 in jener Winkellage, die mit der korrekten Höhe des Nockens 85 übereinstimmt, wird von der Steuer­ einheit 11 infolge des Schaltens des Signales veranlaßt, das durch den Mikroschalter 64 erzeugt wird, der dieser Lage entspricht.

Die Winkellage des Brenners 82 um seine Achse A ist ebenfalls auf diskrete Weise einstellbar. Diese Einstellung, die beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiel auf nur zwei Lagen beschränkt ist, wird mittels des pneumatischen Zylinders 124 erreicht, der die Nabe 77 dreht, welche den Brenner 82 trägt.

Nachdem zunächst die Lage des Brenners 82 definiert wurde, führt der Kopf 3 schließlich eine oszillierende Bewegung des Brenners 82 längs seiner Achse A durch, d. h. in einer Richtung quer zur Verbin­ dungsstelle und auf eine solche Weise, daß eine gleichförmige Er­ wärmung der Verbindungsstelle selbst erhalten wird; die Amplitude dieser Schwingbewegung ist auf eine solche Weise einstellbar, daß eine optimale Erwärmung von Verbindungsstellen mit unterschiedli­ chen Durchmessern erreicht wird.

Insbesondere wird die Schwingung des Brenners 82 längs seiner Achse A vom Getriebemotor 110 gesteuert, der die antreibende Riemenschei­ be 114 antreibt, deren Drehung vom Riemen 115 auf die Riemenscheibe 99 und deshalb auf die Spindel 97 übertragen wird.

Der exzentrische Zapfen 101, der an der Spindel 97 befestigt ist, gleitet im Schlitz 90 des größeren Armes 87 des Schwinghebels 86 und wirkt als Kurbel, wobei er auf diesen Schwinghebel eine oszil­ lierende Drehbewegung um den Stift 84 überträgt. Diese oszillieren­ de Bewegung wird dann vom kleineren Arm 88 des Schwinghebels 86 auf den Antriebszapfen 106 übertragen und von diesem auf den Block 105 und dann auf den zweiten Schlitten 68, der längs der Führungsschie­ nen 67 parallel zur Achse A schwingt. Die Amplitude dieser Schwin­ gung wird durch die Betätigungseinrichtung 108 eingestellt, die zwei unterschiedliche Lagen des Antriebszapfens 106 in Bezug auf den Stift 84 festlegt, der den Schwenkpunkt des Schwinghebels 86 bildet, wodurch dessen Armlänge geändert wird.

Der Gaslötschweißvorgang erfordert eine gewisse Zeit zum Vorerwär­ men der Verbindungsstelle 140 und der Legierung 134 nach Beginn des Vorschubs der Legierung 134, die fortlaufend geschmolzen und auf der Verbindungsstelle 140 aufgebracht wird. Die Flamme wird während der gesamten Zeit weiter auf der Verbindung 140 gehalten, während die Legierung 134 nachgeführt wird, und auch noch für eine solche Zeit nachher, die ausreichend ist, um eine ordnungsgemäße Vertei­ lung der Legierung selbst zu ermöglichen.

Insgesamt ermöglicht der Kopf 3 drei unterschiedliche Arten von Schweißung, die automatisch durchgeführt werden, wobei für jede dieser die Steuereinheit 11 die folgenden Parameter einspeichert:

• - Vorheizzeit der Verbindungsstelle,
• - Vorheizzeit der Legierung,
• - Flammen-Verweilzeit nach Vorschub der Legierung,
• - Menge der nachzuführenden Legierung,
• - Vorschubgeschwindigkeit der Legierung,
• - optimaler Abstand des Erwärmungs-Brennpunktes F von dem Vor­ schubpunkt der Legierung, d. h. die vertikalen Koordinaten des Brenners,
• - Amplitude der horizontalen Schwingungen des Brenners, und
• - optimale Neigung des Brenners um seine Achse.

Aus einem Studium der Merkmale der Maschine 1, die gemäß der vor­ liegenden Erfindung gebildet wurde, sind die Vorzüge, die durch diese erreicht werden können, offensichtlich.

Insbesondere ermöglicht diese Maschine 1 die Durchführung des Gas­ lötschweißens auf automatische und vielseitige Weise, und sie ist mit Meßfühlereinrichtungen versehen, welche es ermöglichen, daß die Lage der zu schweißenden Verbindung mit der erforderlichen Genauig­ keit identifiziert werden kann. Diese Verbindung braucht deshalb in einem Raum auf eine nur sehr ungefähre Weise positioniert zu wer­ den, wobei es evident ist, daß Anlagen, die für diesen Zweck sonst benutzt werden müßten, eingespart sind.

Schließlich steht fest, daß die beschriebene Maschine 1 Abwandlun­ gen und Änderungen aufweisen kann, die bei ihr durchgeführt werden können, aber nicht aus dem Schutzbereich der Erfindung herausfüh­ ren. Insbesondere kann, wie bereits oben angedeutet, der Roboter 2 ersetzt werden durch eine zu diesem Zweck eingerichtete automati­ sche Bewegungseinrichtung, die Nachschubeinheit 133 zum Nachführen der Schweiß- bzw. Lötlegierung 134 kann irgendeinem bekannten Typ angehören, die Einstellung der Lage des Brenners 82 in vertikaler Richtung und die Neigung des Brenners selbst kann auf eine kontinu­ ierliche statt auf diskrete Weise erreicht werden. Schließlich kann ein deoxidierendes Mittel in der Schweißlegierung oder sonstwo ent­ halten sein, das bzw. die auf die zu schweißenden Werkstücke aufge­ bracht wird.

Insgesamt betrifft die Erfindung somit eine automatische Gaslöt­ schweißmaschine 1 zum Gaslötschweißen von Metallelementen, mit ei­ nem Roboter 2, einem Gaslötschweißkopf 3, der vom Roboter 2 getra­ gen ist, und einer Meßfühlereinrichtung 132 zum Ermitteln der Posi­ tion der zu schweißenden Elemente und zum nachfolgenden Ausrichten des Kopfes 3; der Kopf 3 weist einen Sauerstoff-/Acetylenbrenner 82 auf, der längs einer ersten Achse A ausgerichtet ist, eine Einrich­ tung 133 zum Nachführen einer Schweiß- bzw. Lötlegierung 134 längs einer zweiten Achse B, die die erste Achse A schneidet, und eine Einrichtung 82 zum Versetzen des Brenners, die dazu eingerichtet ist, die geradlinige Hin- und Herbewegung des Brenners längs der er­ sten Achse A zu veranlassen und seine Position längs einer dritten Achse C zu ändern, die in einer Ebene liegt mit den Achsen A und B und zur ersten Achse A senkrecht liegt, sowie seine Neigung um die erste Achse A.

Claims (16)

1. Automatische Maschine zum Gaslötschweißen von Metallelementen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Träger- und Bewegungseinrichtung (2, 4) aufweist, die von einer programmierba­ ren Steuereinheit (11) gesteuert ist und längs einer Anzahl von Ko­ ordinatenachsen beweglich ist, einen Gaslötschweißkopf (3), der an der Träger- und Bewegungseinrichtung (4) befestigt ist, und eine Meßfühlereinrichtung (130), die vom genannten Gaslötschweißkopf ge­ tragen ist, zur räumlichen Identifizierung der Elemente (140), die zu schweißen sind, und zum Positionieren des Gaslötschweißkopfes (3), wobei der Gaslötschweißkopf (3) die folgenden Merkmale auf­ weist:

• - eine Flammerwärmungseinrichtung (82), die längs einer ersten Achse (A) angeordnet ist,
• - eine Vorschubeinrichtung (133, 135) zum Nachführen einer Löt- bzw. Schweißlegierung (134) längs einer zweiten Achse (B), die mit der genannten ersten Achse konvergiert,
• - ein erster Schlitten (34), der in Bezug auf die Support- und Be­ wegungseinrichtung (4) längs einer dritten Achse (C) beweglich ist, die zusammen mit der ersten und zweiten Achse (A, B) in ei­ ner Ebene sowie senkrecht zur ersten Achse (A) liegt,
• - ein zweiter Schlitten (68), der vom ersten Schlitten (34) getra­ gen ist und in Bezug auf diesen längs der ersten Achse (A) be­ weglich ist, wobei die Erwärmungseinrichtung (82) vom zweiten Schlitten (68) getragen ist und in Bezug auf diesen um die erste Achse (A) drehbar ist,
• - eine erste Betätigungseinrichtung (50, 45, 55) zum Versetzen des ersten Schlittens (34) längs der dritten Achse (C),
• - eine zweite Betätigungseinrichtung (110, 86) zum Versetzen des zweiten Schlittens (68) längs der ersten Achse (A), und
• - eine dritte Betätigungseinrichtung (124) zur Drehung der Erwär­ mungseinrichtung (82) um die erste Achse (A).

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungseinrichtung (110, 86) eine geradlinige Hin- und Herbewe­ gung des zweiten Schlittens (68) veranlaßt.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungseinrichtung einen Getriebemotor (110) und eine Kraft­ übertragungseinrichtung (115, 86) aufweist, die das Umsetzen der Drehung des Getriebemotors (110) in die geradlinige Hin- und Herbe­ wegung des zweiten Schlittens (68) bewirkt.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft­ übertragungseinrichtung einen Schwinghebel (86) aufweist, der um einen Schwenkpunkt (84) schwingt, und daß die Arme (87, 88) des Schwinghebels in Gleiteingriff mit einer Kurbeleinrichtung (100, 101) stehen, die vom Getriebemotor (50) angetrieben ist, bzw. mit einem Antriebszapfen (106), der vom zweiten Schlitten (68) getragen ist.

5. Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie eine Einrichtung (108) zum Einstellen der Ampli­ tude der genannten linearen Hin- und Herbewegung des zweiten Schlittens (68) aufweist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ stelleinrichtung eine Betätigungseinrichtung (108) aufweist, die am Antriebszapfen (106) des zweiten Schlittens (68) befestigt ist und es bewirkt, dessen Abstand vom Schwenkpunkt (84) des Schwinghebels (86) zu ändern.

7. Maschine nach jedem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeich­ net, daß sie eine Stoppeinrichtung (64, 65) aufweist, um die erste Betätigungseinrichtung (50) in einer Lage des ersten Schlittens (34) anzuhalten, die von der Steuereinheit (11) ausgewählt ist.

8. Maschine nach jedem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Betätigungseinrichtung einen Getriebemotor (50) und eine Nockeneinrichtung (55) aufweist, die von einer Abtriebs­ welle (49) des Getriebemotors (50) getragen ist und mit einer An­ schlageinrichtung (56) zusammenwirkt, die vom ersten Schlitten (34) getragen ist.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopp­ einrichtung mehrere Nocken (64) aufweist, die von der Abtriebswelle (49) des Getriebemotors (50) getragen sind, sowie mehrere Mikro­ schalter (65), die mit der Steuereinheit (11) verbunden sind und von denen jeder so eingerichtet ist, von einem entsprechenden Nocken (65) in einer unterschiedlichen Winkellage der Ausgangswelle (49) geschaltet zu werden.

10. Maschine nach jedem vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flammerwärmungseinrichtung (82) von einer Nabe (77) getragen ist, die im zweiten Schlitten (68) aufgenommen ist, und daß die dritte Betätigungseinrichtung einen pneumatischen Zy­ linder (124) aufweist, dessen Betätigungsarm (126) exzentrisch mit der Nabe (77) verbunden ist.

11. Maschine nach jedem vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung einen Sauerstoff-/Acetylen­ brenner (82) aufweist.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (82) einen Handgriff (78) aufweist, der in der Nabe (77) aufgenommen ist, einen vorderen Brennerteil (118), der längs der ersten Achse (A) angeordnet ist, und ein Paar von endseitigen Flammabgabedüsen (119), die in einer gemeinsamen Ebene liegen, eine gekrümmte Form aufweisen und zu einem Punkt (F) hin konvergieren, der auf der ersten Achse (A) liegt.

13. Maschine nach jedem vorangehenden Anspruch, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßfühlereinrichtung (130) einen All-Richtungs- Fühler (132) aufweist.

14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß­ fühlereinrichtung (130) eine Trageeinrichtung (131) für den Fühler (132) aufweist, die zwischen einer Betriebslage, in welcher der Fühler (132) zu den zu lötenden bzw. zu schweißenden Elementen hin ausgefahren ist, und einer Ruhelage beweglich ist, in welcher der Fühler (132) eingefahren ist.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageeinrichtung für den Fühler eine Stange (131) aufweist, die schwenkbar am Gaslötschweißkopf (3) gelagert ist, sowie eine Betä­ tigungseinrichtung zum Versetzen der Stange (131) zwischen der Be­ triebslage und der Ruhelage.

16. Automatische Gaslötschweißmaschine für Metallelemente, gekenn­ zeichnet durch die Merkmale der Zeichnung und der zugehörigen Be­ schreibung.