DE4403541C2 - Bolzenzuführeinrichtung für eine Bolzenschweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bolzenzuführeinrichtung für eine Bolzenschweißvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine Bolzenzuführeinrichtung für eine Bolzenschweißvorrichtung dient zum automatischen Zuführen von einzelnen Bolzen zu einem Schweißkopf, um das Verschweißen in Bolzen von großen Stückzah­ len, insbesondere bei verhältnismäßig hohen Schweißgeschwindig­ keiten, zu vereinfachen. Eine Bolzenzuführeinrichtung besteht im wesentlichen aus einer am Schweißkopf angeordneten Ladevorrich­ tung für das Bewegen von Bolzen aus einer Zuführposition in eine Schweißposition sowie aus einer Bolzenfördereinheit für das Zuführen von Bolzen in die Zuführposition in der Ladevorrich­ tung. Eine derartige Bolzenzuführeinrichtung ist beispielsweise aus der DE-A-19 21 025 bekannt. Die Bolzenfördereinheit umfaßt üblicherweise eine Sortier- und Vereinzelungsvorrichtung, welche gewährleistet, daß jeweils nur ein einzelner Bolzen lagerichtig in die Zuführposition in der Ladevorrichtung bewegt wird.

Aus der EP-B-0 406 645 ist des weiteren eine Vorrichtung zur Einzelzuführung von hintereinander zwischen Führungsschienen an­ geordneten Bolzen und/oder Stiften bekannt, die so ausgebildet ist, daß zwei oder mehreren Bolzenschweißgeräten jeweils nach­ einander Bolzen zugeführt werden können.

Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch, daß für die Steuerung des Zuführvorgangs die manuelle Einstellung der charakteristischen Zeiten für die verschiedenen Zeitabläufe an entsprechenden Zeitsteuerungen erforderlich ist. Derartige Zeitabläufe sind beispielsweise das Bewegen eines Transportele­ ments der Ladevorrichtung aus seiner Schweißstellung in seine Zuführstellung, das Starten des Zuführvorgangs für den Bolzen und das Abwarten, bis der Bolzen in seiner Zuführposition ange­ langt ist, sowie das starten der Bewegung des Bolzens aus der Zuführposition in die Schweißposition und das Abwarten, bis der Bolzen in die Schweißposition transportiert ist.

Problematisch ist dabei insbesondere die Zeit zwischen dem Start des Zuführvorgangs des Bolzens in die Zuführposition in der Ladevorrichtung, da dieser Transportweg, je nach Anwendungsfall der Bolzenschweißvorrichtung, unterschiedlich lang sein kann. Dementsprechend muß die Zeitsteuerung je nach Anwendungsfall der Bolzenschweißvorrichtung manuell so eingestellt werden, daß der Bolzen nach Ablauf der voreingestellten Zeit sicher in der Zu­ führposition in der am Schweißkopf angeordneten Ladevorrichtung angelangt ist. Zum Ausgleich von Toleranzen des Zuführvorgangs muß die voreingestellte Zeit um einen Sicherheitsfaktor größer eingestellt werden, als dies für das Zuführen eines Bolzens unter normalen Bedingungen erforderlich wäre.

Hierdurch ergibt sich der Nachteil, daß insbesondere bei automa­ tischen Bolzenschweißvorrichtungen die Schweißgeschwindigkeit weit unterhalb eines optimalen Wertes liegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenzu­ führeinrichtung für eine Bolzenschweißvorrichtung zu schaffen, welche die eingangs genannten Nachteile vermeidet und einen hin­ sichtlich des zeitlichen Ablaufs selbstoptimierenden Bolzenzu­ führvorgang ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1.

Durch die Verwendung eines Sensors, der das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Bolzens in seiner Zuführposition in der Ladevorrichtung detektiert und das Zuführen des Sensorausgangs­ signals an eine Steuereinheit kann die Bolzenfördereinheit und/oder die Ladevorrichtung jeweils so angesteuert werden, daß unmittelbar nach Beendigung eines zeitlichen Ablaufs sofort der jeweils nächste zeitliche Ablauf gestartet wird.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß ein manuelles Einstellen der für jeden zeitlichen Ablauf charakteristischen Zeit, wie das bei bekannten Einrichtungen erforderlich ist, überflüssig wird. Darüber hinaus ist gewährleistet, daß der Vorgang des Zuführens eines Bolzens in der kürzest möglichen Zeit erfolgt, wodurch gleichzeitig eine Optimierung der Schweißgeschwindigkeit einer mit einer erfindungsgemäßen Bolzenzuführeinrichtung ausgerüste­ ten Bolzenschweißvorrichtung erreicht wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfaßt ein und derselbe Sensor sowohl das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Bolzens in der Zuführposition in der Ladevorrichtung als auch die Bewegung und/oder Stellung des für die Bewegung des Bolzens in seine Schweißposition erforderlichen Transportele­ ments der Ladevorrichtung.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß nicht nur der Vorgang des Zuführens eines Bolzens bis in die Zuführposition der Ladevor­ richtung, sondern der gesamte Vorgang des Zuführens eines Bol­ zens bis in dessen Schweißposition hinsichtlich des zeitlichen Ablaufs optimiert werden kann.

Des weiteren ergibt sich der Vorteil, daß praktisch der gesamte Vorgang des Zuführens eines Bolzens bis in dessen Schweißposi­ tion hinsichtlich des Auftretens von Fehlern dadurch überwacht werden kann, daß mit dem Startsignal des Zuführvorgangs oder jedem Startsignal eines Teilvorgangs eine Timeout-Bedingung gestartet wird, nach deren fehlerbehaftetem Ablauf ein Fehler­ signal erzeugt wird.

Abhängig von dem Fehlersignal kann dann der weitere Zuführvor­ gang bzw. der beabsichtigte Schweißvorgang abgebrochen bzw. unterbunden werden.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung der we­ sentlichen Teile einer Bolzenschweißvorrichtung, welche mit einer Bolzenzuführeinrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in der einzigen Figur lediglich der für das Verständnis der Erfindung maßgebliche Teil eines Bolzenschweißkopfes 1 dargestellt, der selbstverständlich in üblicher Weise mit einer nicht dargestellten Steuer- und Stromversorgungseinheit einer Bolzenschweißvorrichtung verbunden ist. Am Schweißkopf 1 ist eine Ladevorrichtung oder Ladekopf 3 angeordnet, welcher ein Transportelement 5 für das Bewegen eines Schweißbolzens 7 aus einer Zuführposition in der Ladevorrichtung (strichlierte Position des Bolzens 7 in der Figur) in eine Schweißposition (ausgezogene Position des Bolzens 7 in der Figur) aufweist. Das Transportelement 5 kann, wie in der Figur dargestellt, als einfacher, in axialer Richtung des Schweißkop­ fes 1 bzw. des Ladekopfes 3 (Pfeil I) bewegliche Kolbenstange ausgebildet sein. Die Bewegung der Kolbenstange 5 wird von einer Steuereinheit 9 gesteuert und kann auf hydraulische oder pneuma­ tische Weise oder mittels eines Elektromagneten bewirkt werden.

Die Art der Ausbildung des Ladekopfs ist an sich bekannt und dessen spezielle Ausbildung spielt, abgesehen von dem nachste­ hend beschriebenen Sensor, für die Erfindung nur eine unterge­ ordnete Rolle.

Am Ladekopf 3 bzw. am Schweißkopf 1 ist eine Stiftdüse 11 an­ geordnet, die über einen Schlauch 13 mit einer Bolzenförderein­ heit 15 verbunden ist. Die Bolzenfördereinheit 15 kann in übli­ cher Weise eine Bolzensortier- und Vereinzelungsvorrichtung um­ fassen, so daß dem Ladekopf 3 über den Schlauch 13 und die Stiftdüse 11 gesteuert ein Bolzen nach dem anderen zugeführt werden kann.

Die Ladevorrichtung bzw. der Ladekopf 3 der Bolzenzuführeinrich­ tung nach der Erfindung weist einen Sensor 17 auf, der, wie in der Figur dargestellt, vorzugsweise in der Umgebung der Zuführ­ position des Bolzens 7 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Sensor 17 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Bol­ zens 7 in der Zuführposition detektieren. Selbstverständlich kann der Sensor jedoch auch so angeordnet sein, daß er zumindest die Zuführbewegung eines Bolzens kurz vor Erreichen dessen Zu­ führposition erfaßt.

Die Anordnung des Sensors 17 gemäß der Figur hat jedoch den Vorteil, daß der Sensor neben dem Vorhandensein bzw. Nichtvor­ handensein eines Bolzens auch das als Kolbenstange ausgebildete Transportelement 5 miterfaßt.

Selbstverständlich dann für die Erfassung der Lage bzw. der Bewegung der Kolbenstangen 5 jedoch auch ein zweiter Sensor vor­ gesehen sein, dessen Signal ebenso wie das Ausgangssignal des Sensors 17 der Steuereinheit 9 zugeführt wird. Die Steuereinheit 9 steuert abhängig vom Ausgangssignal des Sensors 17 die Bewe­ gung der Kolbenstange 5 und die Bolzenfördereinheit 15 an. Stellt die Steuereinheit 9 eine Fehlerbedingung fest, so kann sie das Zuführen weiterer Bolzen unterbinden und/oder die Feh­ lerbedingung mittels einer Anzeigeeinheit 19 anzeigen.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Bolzenzu­ führeinrichtung näher erläutert.

Soll ein Bolzenschweißvorgang durchgeführt werden, so muß zu­ nächst ein Bolzen 7 mittels der Bolzenfördereinheit 15 über den Schlauch 13 und die Stiftdüse 11 in die Zuführstellung des Lade­ kopfs 3 befördert werden. Hierzu kann die Steuereinheit 9 ein Startsignal von einer übergeordneten, nicht darstellten Steuer­ einheit für die Bolzenschweißvorrichtung erhalten. Selbstver­ ständlich können jedoch die beiden vorgenannten Steuereinheiten auch zu einer einzigen Steuereinheit zusammengefaßt sein.

Aufgrund des Startsignals steuert die Steuereinheit 9 die nicht näher dargestellten Bewegungsmittel für die Kolbenstange 5 so an das Ladesignal, daß die Kolbenstange 5 aus ihrer vorgeschobenen Ausgangsstellung (Schweißstellung der Kolbenstange 5 oder Schweißposition eines Bolzens 7) in ihre Zuführstellung bewegt wird. Hierdurch wird im Ladekopf 3 eine Ladeöffnung für den Bolzen 7 freigegeben.

Gleichzeitig mit dem Ladesignal für das Zurückbewegen der Kol­ benstange 5 setzt die Steuereinheit 9 einen internen Timer, so daß nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach der Abgabe des Ladesignals an den Ladekopf ein Fehlersignal erzeugt werden kann, falls der Sensor nicht innerhalb dieser vorbestimmten Zeit die Freigabe der Ladeöffnung durch die Kolbenstange detektiert. Tritt dieser Fehlerfall auf, so kann der weitere Bolzenzuführ­ vorgang abgebrochen werden, oder mittels der Anzeigeeinheit 19 ein Fehlersignal angezeigt werden. Dabei kann aus dem Fehler­ signal nicht nur geschlossen werden, daß der Bolzenzuführvorgang als solches fehlerhaft war, sondern es läßt sich genau die Art des Fehlers ermitteln und anzeigen.

Sobald die Steuereinheit 9 anhand des Ausgangssignals des Sen­ sors 17 feststellt, daß die Kolbenstange 5 die Ladeöffnung des Ladekopfs 3 freigegeben hat, so gibt die Steuereinheit 9 ein Zuführsignal an die Bolzenfördereinheit 15 ab, welche daraufhin den Zuführvorgang eines Bolzen 7 über den Schlauch 13 und die Stiftdüse 11 in die Ladeöffnung des Ladekopfs 3 startet. Das Zuführen des Bolzens kann in üblicher Weise mittels Druckluft erfolgen.

Gleichzeitig mit der Abgabe eines Zuführsignals an die Bolzen­ fördereinheit 15 setzt die Steuereinheit 9 einen weiteren Timer, so daß nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ein Fehlersignal erzeugt werden kann, falls der Sensor 17 nicht innerhalb dieser vorbestimmten Zeit das Vorhandensein eines Bolzens 7 in seiner Zuführposition in der Ladeöffnung des Ladekopfs 3 detektiert. Abhängig von diesem Fehlersignal kann dann der weitere Bolzenzu­ führvorgang abgebrochen und der Fehler mittels der Anzeigeein­ heit 19 angezeigt werden.

Als Fehlerursache kommt beispielsweise in Frage, daß dem Schlauch 13 keine Druckluft zugeführt wird oder der Luftschlauch defekt oder abgeknickt ist.

Sobald der Sensor 17 einen Bolzen 7 in seiner Zuführposition erfaßt, steuert die Steuereinheit 9 in Reaktion auf das entspre­ chende Ausgangssignal des Sensors die Kolbenstange 5 so an, daß diese in ihre vorgeschobene Ausgangsstellung (Schweißstellung) bewegt und damit der Bolzen 7 in seine Schweißposition trans­ portiert wird.

Gleichzeitig mit der Abgabe des Transportsignals an den Ladekopf 3 setzt die Steuereinheit 9 erneut einen Timer, so daß nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ein Fehlersignal erzeugt werden kann, falls der Sensor 17 nicht innerhalb dieser vorbestimmten Zeit das Erreichen der Schweißstellung der Kolbenstange detek­ tiert. Dieser Fehler kann wiederum mittels der Anzeigeeinheit 19 angezeigt werden. Des weiteren kann dieses Fehlersignal jedoch auch der nicht dargestellten Steuereinheit der Schweißvorrich­ tung zugeführt werden, um das Durchführen einer Schweißung zu verhindern.

Damit der Sensor 17 die Schweißstellung der Kolbenstange 5 von dem Vorhandensein des Bolzens 7 in der Zuführstellung des Lade­ kopfs 3 unterscheiden kann, kann beispielsweise an der Kolben­ stange 5 eine Markierung vorgesehen sein, die in der Schweiß­ position der Kolbenstange 5 durch den Sensor 17 erfaßt wird.

Auf diese Weise gewährleistet die erfindungsgemäße Bolzenzuführ­ einrichtung eine selbsttätige Optimierung des zeitlichen Ablaufs des Bolzenzuführvorgangs, mit der eine Optimierung der Schweiß­ geschwindigkeit einer mit einer derartigen Bolzenzuführeinrich­ tung ausgerüsteten Schweißvorrichtung einhergeht. Des weiteren gewährleistet die Erfindung, daß während des Bolzenzuführens auftretende Fehler nicht nur erkannt, sondern auch hinsichtlich der Art des Fehlers unterschieden und angezeigt werden können. Hierdurch wird die Beseitigung der Fehlerursache erleichtert.

Claims (10)

1. Bolzenzuführeinrichtung für eine Bolzenschweißvorrichtung mit

• a) einer an einem Bolzenschweißkopf (1) angeordneten Ladevor­ richtung (3) zum Bewegen von Bolzen (7) aus einer Zuführ­ position in eine Schweißposition und
• b) einer Bolzenfördereinheit (15) zum Zuführen von Bolzen in die Zuführposition in der Ladevorrichtung (3),

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) in der Ladevorrichtung (3) ein Sensor (17) vorgesehen ist, welcher das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Bolzens (7) in der Zuführposition detektiert und
• d) das Sensorausgangssignal einer Steuereinheit (9) zugeführt ist, welche die Bolzenfördereinheit (15) und/oder die Ladevorrichtung (3) in Abhängigkeit von dem Sensoraus­ gangssignal ansteuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) nach dem Erfassen eines Bolzens (7) in der Zuführposition durch den Sensor (17) ein Transportsignal an die Ladevorrichtung (3) abgibt, so daß der Bolzen (7) aus der Zuführposition in die Schweißposition bewegt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach der Abgabe eines Zuführsignals an die Bolzenförder­ einheit (15) ein Fehlersignal erzeugt, falls der Sensor nicht innerhalb dieser vorbestimmten Zeit das Vorhandensein eines Bolzens (7) in der Zuführposition detektiert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) bei gesetztem Fehlersignal die Bolzenför­ dereinheit (15) so ansteuert, daß das Zuführen weiterer Bol­ zen (7) zur Ladevorrichtung (3) verhindert wird.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (17) zusätzlich die Bewegung und/oder Stellung eines Transportelements (5) der Ladevor­ richtung (3) erfaßt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach der Abgabe eines Ladesignals an die Ladevorrichtung (3) ein Fehlersignal erzeugt, falls der Sensor nicht innerhalb dieser vorbestimmten Zeit das Transportelement (5) der Ladevorrich­ tung (3) in seiner Zuführstellung oder eine Bewegung des Transportelements (5) in seine Zuführstellung erfaßt hat.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) bei gesetztem Fehlersignal die Bolzenför­ dereinheit (15) so ansteuert, daß das Zuführen von Bolzen (7) zur Ladevorrichtung (3) verhindert wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (9) ein Zuführsignal an die Bolzenfördereinheit (15) abgibt, wenn der Sensor (17) das Transportelement (5) der Ladevorrichtung (3) in seiner Zu­ führstellung oder eine Bewegung des Transportelements in seine Zuführstellung erfaßt hat.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 soweit diese auch auf Anspruch 2 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Sensor (17) nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Abgabe des Transportsignal an die Ladevorrichtung (3) das Transportelement (5) in seiner Schweißstellung oder eine Bewegung des Transportelements in seine Schweißstellung er­ faßt hat.