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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bogenschweißgerät entsprechend
der Präambel des
Anspruchs 1 (siehe z. B.
US 6,066,833 )
und auf ein Bogenschweißrobotersystem
mit einem Bogenschweißgerät (siehe
Anspruch 2).
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Beschreibung verwandter Techniken
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Ein
gängiges
Bogenschweißgerät 200,
wie z. B. in 12A und 12B gezeigt,
weist einen Mehrelektrodentyp-Schweißbrenner 202, eine
erste Drahtzuführeinrichtung 204a und
eine zweite Drahtzuführeinrichtung 204b und
ein erstes Schweißbrennerkabel 206a und
zweites Schweißbrennerkabel 206b auf,
die alle auf einem mechanischen Roboterteil 208 angebracht
sind. Der Schweißbrenner 202 ist an
einem Gelenkelement 210 des mechanischen Roboterteils 208 befestigt.
Die erste Drahtzuführeinrichtung 204a und
die zweite Drahtzuführeinrichtung 204b sind
mit dem Schweißbrenner 202 durch
das erste Brennerkabel 206a und das zweite Brennerkabel 206b verbunden,
um eine Vielzahl Schweißdrahttypen
(in dem illustrierten Beispiel zwei Typen) dem Schweißbrenner 202 zuzuführen. Die
erste Drahtzuführeinrichtung 204a und
die zweite Drahtzuführeinrichtung 204b führen den
Schweißdraht
dem Schweißbrenner 202 in Übereinstimmung
mit einem Befehl einer nicht gezeigten Schweißsteuerung wahlweise zu.
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Bei
einem anderen Bogenschweißroboter wird
eine Vielzahl von Sätzen
von Schweißbrennern, Brennerkabeln
und Drahtzuführeinrichtungen
bereitgestellt und die Schweißbrenner
der Sätze
sind dazu eingerichtet, austauschbar an dem mechanischen Roboterteil
durch nicht gezeigte Werkzeugwechselmittel angebracht zu werden.
Bei diesem Bogenschweißroboter
ist der verwendete Schweißbrenner des
Satzes z. B. an dem Gelenkelement des Roboters befestigt, während die
Schweißbrenner
der anderen, nicht verwendeten Sätze
sowohl an Haltemitteln befestigt sowie mit Brennerkabeln und Drahtzuführeinrichtungen
ihrer Sätze
verbunden sind. Diese Schweißbrenner
können
je nach Erfordernis zum Schweißen
verwendet werden.
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Bei
einem gängigen
Schweißroboter
bestanden Probleme, dass der Drahtzuführabschnitt groß war und
leicht umgebende Ausrüstung
oder Strukturen stören
konnte und der Drahtzuführabschnitt
auch schwer und die Belastung des mechanischen Roboterteils groß war, da
ein Multielektroden-Schweißbrenner
an dem vorderen Ende des Roboters befestigt war und die Vielzahl
Schweißbrennerkabel
und die Vielzahl der den Schweißbrennerkabeln
zugeordneten Drahtzuführeinrichtungen
erforderlich waren.
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US 3,694,620 beschreibt
ein elektrisches Bogenschweißsystem,
das Schweißdrähte verwendet,
die einem einzigen Brenner zugeführt
werden. Nach diesem Dokument ist ein Motor zum Antreiben von Rollen,
die am Ende einer Motorwelle angeordnet sind, bereitgestellt. Auch
angeordnete Druckrollen sind vorhanden, die durch einen Schalter
auf eine Weise so betrieben werden können, dass sie Druckkontakt
zwischen einer der Rollen, die durch die Motorwelle angetrieben
werden, und einem der Drähte bereitstellen.
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US 6,066,833 beschreibt
eine Vorrichtung zum wahlweisen Wechseln von Schweißdrähten. Diese
Vorrichtung verwendet eine Vorschubrolle und Andruckrollen, die
sowohl mit Federn als auch mit pneumatischen Aktoren verbunden sind,
um einen ausgewählten
Draht in Vorschubstellung an der Vorschubrolle zu bringen, die durch
einen Motor angetrieben wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme des Standes
der Technik auszuräumen und
die Drahtzuführeinrichtungen
eines Bogenschweißgeräts kleiner
und leichter zu machen.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein
Bogenschweißgerät entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereit, das die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 aufweist.
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Entsprechend
dem Bogenschweißgerät der vorliegenden
Erfindung wird eine Einzeldrahtzuführeinrichtung mit einer Vielzahl
von Drahtvorschubmitteln bereitgestellt. Die Einzeldrahtzuführeinrichtung kann
deshalb wahlweise einen der Vielzahl von Schweißdrähten dem Schweißbrenner
zuführen.
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Durch
Konfigurieren des Gerätes
in dieser Weise wird es möglich,
wahlweise einen der Vielzahl von Schweißdrähten durch eine einfache Struktur und
durch Verbinden des Schweißbrenners
und der Drahtzuführeinrichtung
durch solch einen Drahtzuführweg
wahlweise vorzuschieben, und es wird möglich, nur einen der Vielzahl
von Schweißdrähten dem Schweißbrenner
durch eine einfache Struktur zuzuführen.
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In
dem obigen Bogenschweißgerät werden alle
der Vorschubrollen der Vielzahl von Drahtvorschubmitteln durch einen
einzigen Motor angetrieben und, in einer der zwei Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wird die Vorschubrolle und die angetriebene
Rolle des ausgewählten
Drahtvorschubmittels relativ zu einer Greifstelle bewegt, an der
der Schweißdraht
zwischen der Vorschubrolle und der angetriebenen Rolle ergriffen
wird, während
die Vorschubrolle und die angetriebene Rolle jedes nicht ausgewählten Drahtvorschubmittels
relativ zu einer Trennstelle bewegt werden, an der sich die Vorschubrolle
und die angetriebene Rolle voneinander trennen, so dass eine Vielzahl
von Drahtvorschubmitteln wahlweise betrieben wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiter ein Bogenschweißrobotersystem
bereit, das das obige Bogenschweißgerät, ein mechanisches Roboterteil zum
Halten des Schweißbrenners
der Bogenschweißvorrichtung
und eine Robotersteuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des mechanischen Roboterteils
aufweist (siehe Anspruch 2).
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In
dem obigen Bogenschweißrobotersystem kann
die Drahtzuführeinrichtung
des Bogenschweißgeräts auf dem
mechanischen Roboterteil oder außerhalb des mechanischen Roboterteils
bereitgestellt werden.
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Entsprechend
dem Bogenschweißgerät und dem
Bogenschweißrobotersystem
der vorliegenden Erfindung kann eine Einzeldrahtzuführung wahlweise einen
einer Vielzahl von Schweißdrähten einem Schweißbrenner
zuführen.
Deshalb kann ein Drahtzuführabschnitt
verkleinert werden und die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften
Wechselwirkung mit umgebender Ausrüstung kann reduziert werden. Weiter
kann die Last auf das mechanische Roboterteil verringert werden,
da die Drahtzuführeinrichtung leichter
wird (dies fällt
jedoch nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung).
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden unten basierend auf bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter
beschrieben, wobei:
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1A und 1B eine
Vorderansicht und eine Seitenansicht von rechts der Gesamtkonfiguration
eines Bogenschweißrobotersystems
zur industriellen Verwendung entsprechend einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind;
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2 eine
Querschnittsansicht des Brennerkabels ist;
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3 eine
schematische Ansicht der Konfiguration eines Schweißbrenners
und eines Brennerkabels ist, das in dem in 1A und 1B gezeigten
Schweißrobotersystem
verwendet wird.
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4A und 4B eine
horizontale Querschnittsansicht und eine Seitenschnittansicht der schematischen
Konfiguration einer Drahtzuführeinrichtung
sind, die in dem in 1A und 1B gezeigten
Bogenschweißrobotersystem
verwendet wird;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Rollenvorschubmechanismus
der Drahtzuführeinrichtung
ist, die in 4A und 4B gezeigt
ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines anderen Beispiels eines Rollenvorschubmechanismus der
Drahtzuführeinrichtung
ist, die in 4A und 4B gezeigt
ist (siehe Seite 4);
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7A und 7B eine
Draufsicht und eine Seitenansicht des Vorschubrollenmechanismus
der Drahtzuführeinrichtung
ist, die in 4A und 4B entsprechend
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, in dem die angetriebenen
Rollen weggelassen sind;
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8A und 8B eine
Vorderansicht und eine Seitenansicht von rechts der Gesamtkonfiguration
eines Bogenschweißrobotersystems
zur industriellen Verwendung entsprechend einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind;
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9 eine
Querschnittansicht der Struktur eines Drahtzusammenführungseinsatzteils
ist, das in dem in 8A und 8B gezeigten
Robotersystem verwendet wird.
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10A und 10B eine
Vorderansicht und eine Seitenansicht von rechts der Gesamtkonfiguration
eines Bogenschweißrobotersystems
zur industriellen Verwendung sind, siehe Seite 4.
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11 eine
horizontale Querschnittansicht der schematischen Konfiguration einer
Drahtzuführeinrichtung
ist, die in dem in 10A und 10B gezeigten
Bogenschweißrobotersystem
verwendet wird; und
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12A und 12B eine
Vorderansicht und eine Seitenansicht von rechts der Gesamtkonfiguration
eines gängigen
Bogenschweißrobotersystems
sind.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachflogend mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben.
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1A und 1B zeigen
die Gesamtkonfiguration eines Bogenschweißrobotersystems 10 zur industriellen
Verwendung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Bogenschweißrobotersystem 10 weist
ein Bogenschweißgerät 12,
ein mechanisches Roboterteil 14 und eine Robotersteuereinrichtung 16 zum
Steuern des Betriebs des mechanischen Roboterteils 14 auf. Das
Bogenschweißgerät 12 weist
einen Schweißbrenner 18,
eine Einzeldrahtuführeinrichtung 24 zum wahlweisen
Zuführen
eines einer Vielzahl von Schweißdrahttypen 22a, 22b zu
denen Schweißbrenner 18 durch
die Brennerkabel 20a, 20b und eine Schweißsteuerung 26 zum
Steuern des Betriebs des Schweißbrenners 18 und
der Drahtzuführeinrichtung 24 auf.
Der Schweißbrenner 18 und
die Drahtzuführeinrichtung 24 sind
auf dem mechanischen Roboterteil 14 angebracht.
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Das
mechanische Roboterteil 14 ist vorzugsweise zum Beispiel
ein vertikal ausgerichteter mehrgelenkiger Typ und weist ein Handgelenkelement 142 zum
Halten des Schweißbrenners 18,
einen die Drahtruführeinrichtung 24 tragenden
und das Handgelenk 142 an einem Ende aufweisenden Unterarm 144,
einen mit dem anderen Ende des Unterarms 144 verbundenen
Oberarm 146 und eine Drehbasis 148 zum Drehen
des Oberarms 146 auf.
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Die
Schweißsteuereinrichtung 26 ist
mit der Drahtzuführeinrichtung 24 durch
ein Verbindungskabel 28 zum Steuern des Betriebs der Drahtzuführeinrichtung 24 verbunden
und ist mit der Robotersteuereinrichtung 16 durch ein anderes
Verbindungskabel 30 zur Abstimmung des Betriebs des mechanischen Roboterteils 14 und
des Schweißbetriebs
verbunden. Weiter weist die Schweißsteuereinrichtung 26 eine eingebaute
Schweißenergiequelle,
die mit dem Schweißbrenner 18 durch
ein Stromkabel 32 (siehe 2) verbunden
ist, das sich durch das Innere des Verbindungskabels 28 erstreckt,
eine Drahtruführeinrichtung 24 und
ein Brennerkabel 20a, 20b auf. Aufgrund dieser
Konfiguration steuert die Schweißsteuereinrichtung 26 den
Betrieb der Drahtruführeinrichtung 24 und
den Schweißstrom
und die Schweißspannung,
die von der Schweißenergiequelle
durch das Stromkabel 32 dem Schweißbrenner 18 zuge führt wird,
in Übereinstimmung
mit dem Betrieb des mechanischen Roboterteils 14. Obwohl
in der dargestellten Ausführungsform
die Drahtruführeinrichtung 24 am
hinteren Ende des Unterarms 144 des mechanischen Roboterteils 14 angebracht
ist, kann sie natürlich
auch an dem vorderen Ende des Unterarms 144 oder dem Oberarm 146,
der Drehbasis 148 oder an anderen Stellen des mechanischen
Roboterteils 14 bereitgestellt werden. In einer anderen
Ausführungsform
kann die Drahtzuführeinrichtung 24 auch an
der Außenseite
des mechanischen Roboterteils 18 angebracht sein.
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Der
Schweißbrenner 18 weist
einen Einzelelektroden-Schweißbrenner
auf, der nur einen einzelnen Schweißdraht aufnehmen kann. Der
Schweißbrenner 18 und
die Drahtzuführeinrichtung 24 sind durch
Brennerkabel 20a, 20b verbunden. Wie detailliert
in 2 gezeigt, bilden die Drahteinsätze 34a, 34b Drahtzugangswege
der Drahtzuführwege,
die sich in dem Brennerkabel 20a, 20b erstrecken.
Die Schweißdrähte 22a, 22b sind
durch die entsprechenden Drahteinsätze 34a, 34b geführt und
dem Schweißbrenner 18 zugeführt. Weiter
dienen die Brennerkabel 20a, 20b auch als Versorgungsschläuche zum
Zuführen
von Schutzgas, das zum Zeitpunkt des Schweißens verwendet wird. Genauer
gesagt sind die Schutzgasschläue 36a, 36b in
den Brennerkabeln 20a, 20b angeordnet, um die
Drahteinsätze 34a, 34b zu
umgeben und dadurch eine zweilagige Schlauchstruktur zu bilden.
Das Schutzgas strömt durch
die ringförmigen
Räume zwischen
den äußeren Umfängen der
Drahteinsätze 34a, 34b und
den inneren Umfängen
der Schutzgasschläuche 36a, 36b.
Die Drahteinsätze 34a, 34b und
die Schutzgasschläuche 36a und 36b sind
vorzugsweise konzentrisch angeordnet.
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Wie
in 3 gezeigt, ist das hintere Ende des Schweißbrenners 18 (das
Ende an der Drahtzuführeinrichtungsseite)
mit einer Vielzahl von Zugangswegen 38a, 38b ausgebildet,
die mit den Drahteinsätzen 34a, 34b und
Schutzgasschläuchen 36a, 36b verbunden
sind, die sich durch die Brennerkabel 20a, 20b hindurch
erstrecken und Teile der Drahtzugangswege bilden, wohingegen das
Vorderende des Schweißbrenners 18 mit
einem einzigen Auslassweg 40 ausgebildet ist, der sich
von einer an dem Vorderende des Schweißbrenners 18 ausgebildeten
Mündungsöffnung 44 aus
erstreckt und einen Drahtauslassweg des Drahtzuführweges bildet. Ein Übergangsteil 42,
das zwischen den Zugangswegen 38a und 38b und
dem Auslassweg 40 gebildet ist, kombiniert die Vielzahl
der Zugangswege 38a und 38b und verbindet sie
mit dem einzigen Auslassweg 40. Das heißt, das Übergangsteil 42 dient
als das Zusammenführungsteil
der Vielzahl von Drahtzugangswegen 38 des Drahtzuführweges.
Auf diese Weise wird ein einzelner ausgewählter Schweißdraht 22a oder 22b durch
den Zugangsweg 38a oder 38b, das Übergangsteil 42 und
den Auslassweg 40 geführt und
steht von der Mündungsöffnung 44 zur
Verwendung beim Schweißen
vor.
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Weiter
stömt durch
die Schutzgasschläuche 36a oder 36b zugeführtes Schutzgas
durch den Zugangsweg 38, das Übergangsteil 42 und
den Auslassweg 40, um von der Mündungsöffnung 44 zur Verwendung
beim Schweißen
ausgestoßen
zu werden. Es ist zu beachten, dass sich in der obigen Ausführungsform
die Drahteinsätze 34a und 34b innen durch
die zwei Brennerkabel 20a, 20b erstrecken, wobei
sich die zwei Drahteinsätze 20a, 20b aber
natürlich
auch durch ein einziges Brennerkabel erstrecken können. In
diesem Fall wäre
nur ein Brennerkabel erforderlich. Dies hat den Effekt, dass die
Struktur vereinfacht werden kann und die Wahrscheinlichkeit von
störende
Wechselwirkungen des Brennerkabels mit umgebender Ausrüstung verringert
werden kann.
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Der
Drahtzuführeinrichtung 24,
wie in 4A und 4B gezeigt,
wird eine Vielzahl von Schweißdrahttypen 22a, 22b von
einer Vielzahl von Schweißdrahttrommeln
(nicht gezeigt) zugeführt
und führt
die zugeführten
Schweißdrähte 22a, 22b den Drahteinsätzen 34a, 34b der
Brennerkabel 20a, 20b zu, die mit der Auslassseite
der Drahtzuführeinrichtung 24 verbunden
sind. Die Drahtzuführeinrichtung 24 weist
somit eine Vielzahl von Sätzen
(in dem illustrierten Beispiel zwei Sätze) gegenüberliegender Vorschubrollen 46a und
angetriebener Rollen 46b als Drahtvorschubmittel 46 zum
Vorschieben und Zuführen
der Schweißdrähte 22a und 22b auf.
Wie in 4B gezeigt, erstreckt sich jeder
der Schweißdrähte 22a und 22b zwischen
der Vorschubrolle 46a und der angetriebenen Rolle 46b,
die einander gegenüber
liegen. Wie in 5 gezeigt, sind alle der Vorschubrollen 46a der
Vielzahl von Drahtvorschubmitteln 46 an einer einzigen
Antriebswelle 48 befestigt und gleichzeitig durch einen
einzigen Motor 52 drehangetrieben, der mit der Antriebswelle 48 durch ein
Reduktionsgetriebe 50 verbunden ist. Andernfalls sind die
Vielzahl der angetriebenen Rollen 46b bereitgestellt, um
an einer einzigen Kurbelwelle 54 rotieren zu können. Diese
Kurbelwelle 54 ist dazu eingerichtet, um von einem Druckluft-Rotationsantrieb (nicht
gezeigt) usw. drehangetrieben werden zu können.
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Die
angetriebenen Rollen 46b sind um die Rotationsachse 56 der
Kurbelwelle 54 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung
angeordnet (d. h. mit gleichwinkligen Abständen). Durch Rotieren der Kurbelwelle 54 um
ihre Rotationsachse 56 ist deshalb an nur einem der Vielzahl
von Drahtvorschubmitteln 46 die angetriebene Rolle 46b zu
einer Greifstelle bewegt, an der die Vorschubrolle 46a und
die angetriebene Rolle 46b einander berühren und den Schweißdraht 22a oder 22b zwischen
den Rollen ergreifen, während
die Vorschubrolle 46b an jedem der anderen Drahtvorschubmittel 46 zu
einer Trennstelle bewegt wird, an der die Vorschubrolle 46a und
die angetriebene Rolle 46b voneinander um exakt den Abstand
des Durchmessers des Schweißdraht 22a oder 22b oder
mehr getrennt sind (dieses Beispiel ist nicht durch den Schutzbereich
der Ansprüche
abgedeckt). Da der Schweißdraht 22a oder 22b zwischen
der Vorschubrolle 46a und der angetriebenen Rolle 46b an
der Greifstelle zwischen den zwei Rollen ergriffen wird, wird der
Schweißdraht 22a oder 22b zusammen mit
der Rotation der Vorschubrolle 46a vorgeschoben. Andernfalls
wird die Antriebskraft der Vorschubrolle 46a nicht auf
den Schweißdraht 22b oder 22a übertragen
und der Schweißdraht 22b oder 22a wird nicht
vorgeschoben, da der Schweißdraht 22b oder 22a zwischen
der Vorschubrolle 46a und der angetriebenen Rolle 46b an
der Trennstelle nicht von den beiden Rollen ergriffen wird. Beim
Steuern des Rotationswinkels der Kurbelwelle 54 an ihre
Rotationsachse 56 kann deshalb eines der Vielzahl von Drahtvorschubmitteln 46 wahlweise
betrieben werden.
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Wie
in 5 gezeigt, kann die Kurbelwelle 54 in
Fällen,
in denen die Drahtzuführeinrichtung 24 zwei
Drahtvorschubmittel 46 aufweist, so ausgebildet sein, dass
die zwei angetriebenen Rollen 46b in Winkelabständen von
180° um
die Rotationsachse 56 der Kurbelwelle 54 angeordnet
sind. Weiter kann die Kurbelwelle in Fällen, in denen drei Drahtvorschubmittel 46 verwendet
werden, so ausgebildet sein, dass die drei angetriebenen Rollen 46b in
Winkelabständen
von 120° um
die Rotationsachse 56 der Kurbelwelle 54 angeordnet
sind.
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Auf
diese Weise gibt es, durch Vorhalten eines einzigen Motors 52,
der alle Vorschubrollen 46a der Vielzahl von Vorschubmitteln 46 rotiert,
nicht länger
ein Erfordernis, für
jede Vorschubrolle 46a einen Motor bereitzustellen. Deshalb
kann die Struktur vereinfacht werden und das Gewicht kann verringert werden.
Da die Bewegung der Vorschubrolle 46a und der angetriebenen
Rolle 46b jedes der Drahtvorschubmittel 46 zwischen
der Greifstelle und der Trennstelle durch einen einzigen Druckluft-Rotationsantrieb
(nicht gezeigt) ausgeführt
wird, kann ferner eine Vergrößerung der
Komplexität
der Struktur, die das wahlweise Betreiben eines der Vielzahl der Drahtvorschubmittel
mit sich bringt, auf ein Minimum beschränkt werden. Es ist jedoch auch
möglich,
eine Vielzahl von Motoren bereitzustellen und die verschiedenen
Vorschubrollen 46a durch getrennte Motoren anzutreiben.
Wie weiter in 6 gezeigt (siehe Seite 8), ist
es auch möglich,
die angetriebenen Rollen 46b zwischen der Greifstelle und
der Trennstelle durch separate Druckluft-Zylinder 58 zu
bewegen. In diesem Fall ist jede Vorschubrolle rotierbar an dem vorderen
Ende des Klobens 58a des Druckluft-Zylinders 58 gelagert
und der Kloben 58a wird ausgefahren oder eingezogen, um
die angetriebene Rolle 46b zu bewegen.
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7A und 7B zeigen
die Drahtruführeinrichtung 24,
die durch den Schutzbereich der Ansprüche abgedeckt ist. Zwei rotierbare
Wellen 62, die eine daran angebrachte Vorschubrolle 46a und
Ritzel 60 aufweisen, sind voneinander in der Vorschubrichtung
der Schweißdrähte 22a, 22b beabstandet
und rotierbar auf einem beweglichen Lagerelement 64 gelagert.
Zwischen den zwei rotierbaren Wellen 62 ist eine Antriebswelle 70 angeordnet,
die durch einen Motor 66 angetrieben wird und ein daran
angebrachtes Zahnrad aufweist. Die zwei Ritzel 60 und das Zahnrad 68 sind
in Zuführrichtung
der Schweißdrähte 22a, 22b miteinander
ausgerichtet. Bei Verwendung eines anderen Antriebs (nicht gezeigt)
wird, um das Lagerelement 64 im Bezug auf die Antriebswelle 70 in
der Zuführrichtung
der Schweißdrähte 22a, 22b vor
und zurück
zu bewegen, das Ritzel 60, das an einer der rotierbaren
Wellen 62 angebracht ist, mit dem Zahnrad 68,
das an der Antriebswelle 70 angebracht ist, verbunden und
die Vorschubrolle 46a, die an der rotierbaren Welle 62 angebracht
ist, mit der das Ritzel 60, das mit dem Zahnrad 68 verbunden
ist, angebracht ist, wahlweise betrieben. Die angetriebenen Rollen 46b können wie
in 5 oder 6 gezeigt, konfiguriert werden.
Bei Verwendung dieser Konfiguration wird ein einziger Motor verwendet,
um wahlweise eines der Vielzahl von Drahtvorschubmitteln 46 zu
betreiben.
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Als
nächstes
wird der Schweißbetrieb
des in 1A und 1B gezeigten
Schweißrobotersystems 10 beschrieben,
wobei als Beispiel der Fall der Benutzung einer Drahtzuführeinheit
des in 4A und 4B oder 5 gezeigten
Typs verwendet wird.
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Beim
Schweißen
eines Werkstücks
ist das zu schweißende
Werkstück
an einer Schweißklammer
(nicht gezeigt) angebracht, die sich vor dem mechanischen Roboterteil 14 befindet.
In Übereinstimmung
mit einem Befehl von der Robotersteuereinheit 16 unterscheidet
das mechanische Roboterteil 14 den Typ des Werkstücks und
arbeitet mit der Schweißsteuereinrichtung 26 zum
Schweißen
unter zu dem Werkstück
passenden Bedingungen zusammen. Genauer instruiert die Schweißsteuereinrichtung 26 die
Drahtruführeinrichtung 24 mit
dem zu verwendenden Schweißdrahttyp,
der Drahtvorschubrate und dem zu verwendenden Schutzgastyp in Übereinstimmung
mit dem Werkstücktyp
und steuert den Schweißstrom
und die Schweißspannung,
usw., die am Schweißbrenner 18 bereitgestellt
werden. Weiter steuert die Robotersteuereinrichtung 16 den
Betrieb des mechanischen Roboterteils 14 basierend auf dem
Schweißstrom
und der Schweißspannung,
die von der Schweißsteuereinrichtung 26 ausgegben wurde,
oder auf anderen Informationen, um dadurch das Schweißen mit
passender Geschwindigkeit durchzuführen.
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Im
folgenden wird ein Verfahren zum Umschalten des verwendeten Drahttyps
für jeden
Werkstücktyp
in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Ein nicht gezeigtes
Werkstück
A und ein Werkstück
B weisen jeweils den für
sie bestimmten Schweißdraht 22a bzw.
Schweißdraht 22b auf.
Wenn der mechanische Roboterteil 14 einen Befehl von der Robotersteuereinheit 16 erhält, um das
Werkstück
A zu schweißen,
ist es erforderlich, dem Schweißbrenner 18 den
Schweißdraht 22a zuzuführen. Die
Drahtsteuereinrichtung 26 gibt deshalb einen Befehl zum Zuführen des
Schweißdrahts 22a an
die Drahtzuführeinrichtung 24 aus.
Dieser Befehl wird, wie oben beschrieben, durch das Verbindungskabel 28 an
die Drahtzuführeinrichtung 24 übertragen.
In diesem Fall wählt
die Drahtzuführeinrichtung 24 das
zu betreibende Drahtvorschubmittel 46 aus und bereitet
den Betrieb des ausgewählten
Drahtvorschubmittels 46 vor. Das heißt, ein Druckluft-Rotationsantrieb,
usw., wird verwendet, um die Kurbelwelle 54 zu betreiben, um
die angetriebene Rolle 46b des Drahtvorschubmittels 46,
das mit dem zu verwendenden Schweißdraht 22a zugeordnet
ist, an die Vorschubrolle 46a anzunähern und die angetriebene Rolle 46b und
die Vorschubrolle 46a dazu zu bewegen, den Schweißdraht 22a zu
ergreifen. Zu dieser Zeit sind die angetriebene Rolle 46b und
die Vorschubrolle 46a des Drahtvorschubmittels 46,
das mit dem Schweißdraht 22b zugeordnet
ist, durch eine Entfernung von mindestens dem Durchmesser des Schweißdrahts 22b getrennt.
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Als
nächstes
wird der Motor 52 der Drahtzuführeinrichtung 24 betrieben,
um die Vorschubrolle 46 zu rotieren und dadurch die ausgewählte Drahtvorschubeinrichtung 46 zu
betreiben, um so den zu verwendenden Schweißdraht 22a dem Inneren
des Drahteinsatzes 34a des entsprechenden Brennerkabels 20a zuzuführen, es
durch den gesamten Weg 38a, das Übertragungsteil 42 und
den Auslassweg 40 des Schweißbrenners 18 zu führen, der
mit dem Drahteinsatz 34a verbunden ist, und es von der
Mündungsöffnung 44 des
Schweißbrenners
um eine exakt vorbestimmten Länge
hervorstehen zu lassen. Da die Länge
proportional zu der Anzahl der Umdrehungen des Motors 52 der
Drahtzuführeinrichtung 24 ist,
kann sie durch überwachen
der Anzahl von Umdrehungen des Motors 52 gesteuert werden.
Wenn die Steuerung der Länge
des Hervorstehens des Schweißdrahts 22a von
der Mündungsöffnung 44 schwierig
ist, ist es auch möglich,
einen Drahtschneider (nicht gezeigt) nahe dem mechanischen Roboterteil
bereitzustellen, das mechanische Roboterteil dazu zu verwenden,
den Schweißdraht 22 zu
einer vorher bestimmten Position in Bezug auf den Drahtschneider
zu bewegen und den Schweißdraht 22a mit
dem Drahtschneider durchzuschneiden.
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Als
nächstes
führt die
Schweißsteuereinrichtung 26 den
befohlenen Schweißstrom
oder die Schweißspannung
durch das Stromkabel 32 dem Schweißbrenner 18 zu und
führt zur
selben Zeit den Schweißdraht 22a mit
der befohlenen Drahtzufuhrrate von der Drahtzuführeinrichtung 24 zu,
um das Werkstück
A unter Verwendung des zugeführten Schweißdrahts 22a zu
schweißen.
Beim Zeitpunkt des Schweißens
wird gleichzeitig Schutzgas von der Mündungsöffnung 44 des Schweißbrenners 18 ausgestoßen und
zum Schweißen
verwendet. Wenn das Werkstück
A fertig geschweißt
ist, werden Informationen über
den Typ des als nächstes
zu schweißenden
Werkstücks
von der Robotersteuereinrichtung 16 an das mechanische
Roboterteil 14 und die Schweißsteuereinrichtung 26 gesendet.
Wenn das als nächstes
zu schweißende
Werkstück
ein Werkstück
A ist, wird der gleiche Schweißdraht 22a zum
Schweißen verwendet.
Wenn andernfalls das als nächstes
zu schweißende
Werkstück
ein Werkstück
B ist, wird der Typ des dem Schweißbrenner 18 zugeführten Schweißdrahts
durch die folgende Prozedur vor dem Beginn des Schweißens umgeschaltet.
Die Schweißsteuereinrichtung 26 lässt erst
den Motor 52 der Drahtzuführeinrichtung 24 in
der zu der Zeit des Zuführens
entgegengesetzten Richtung rotieren, um so den Schweißdraht 22a von
dem Schweißbrenner 18 zu
der Drahtzuführeinrichtungsseite 24 zurückzuziehen.
Zu dieser Zeit wird das Vorderende des Schweißdrahts 22a dazu veranlasst,
sich auf eine Position hinter dem Verzweigungspunkt des Übergangsteils 42 an
der Drahtzuführeinrichtungsseite 24 zurückzuziehen.
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Als
nächstes
gibt die Schweißsteuereinrichtung 26 einen
Befehl an die Drahtzuführeinrichtung 24 aus,
um den Schweißdraht 22b zuzuführen, der für das Werkstück B geeignet
ist. In diesem Fall rotiert die Drahtzuführeinrichtung 24 auf
dieselbe Weise wie oben die Kurbelwelle 54, um so die angetriebene
Rolle 46b des Drahtvorschubmittels 46, die dem
zu verwendenden Schweißdraht 22b zugeordnet
ist, der Vorschubrolle 46a anzunähern, und veranlasst die angetriebene
Rolle 46b und die Vorschubrolle 46a den Schweißdraht 22b zu
ergreifen. Als nächstes
wird der Motor 52 der Drahtzuführeinrichtung 24 betrieben,
um die Vorschubrolle 46a zu betreiben und dadurch das ausgewählte Drahtvorschubmittel 46 zu
betreiben, um den zu verwendenden Schweißdraht 22b dem Inneren
des Drahteinsatzes 34b des entsprechenden Brennerkabels 20b zuzuführen, es
durch den Zugangsweg 38b, das Übergangsteil 42 und
den Auslassweg 40 des Schweißbrenners 18 zu führen, der
mit dem Drahteinsatz 34b verbunden ist, und den Schweißdraht 22b von
der Mündungsöffnung 44 des
Schweißbrenners 18 um eine
exakt vorbestimmte Länge
hervorste hen zu lassen. Wenn es erwünscht ist, den Schutzgastyp gleichzeitig
mit dem verwendeten Schweißdrahttyp 22a, 22b umzuschalten,
ist es weiter möglich,
die Drahtzuführeinrichtung
mit Magnetventilen (nicht gezeigt) bereit zu stellen und die Schweißsteuereinrichtung 26 den
Betrieb dieser Magnetventile steuern zu lassen, um den Schutzgastyp
umzuschalten. Wenn nötig,
ist es auch möglich,
das Schutzgas vorher auszustoßen,
bis das alte Gas ausreichend ersetzt ist.
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Die
Schweißsteuereinrichtung 26 liefert
den befohlenen Schweißstrom
oder die Schweißspannung
durch das Stromkabel 32 an den Schweißbrenner 18 und schiebt
zur gleichen Zeit den Schweißdraht 22b mit
der befohlenen Drahtzuführgeschwindigkeit
von der Drahtzuführeinrichtung 24 zu
dem Werkstück
B vor, das den zugeführten
Schweißdraht 22b verwendet.
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Wenn
das als nächstes
zu verarbeitende Werkstück
das Werkstück
A ist, wird auf gleiche Weise wie oben das Vorderende des Schweißdrahts 22a entsprechend
dem Werkstück
A auf eine Stelle hinter dem Verzweigungspunkt des Übergangsteils 42 des Schweißbrenners 18 auf
Seite der Drahtzuführeinrichtung 24 zurückgezogen
und dann der Schweißdraht 22a ähnlich entsprechend
dem Werkstück
A dem Schweißbrenner
zugeführt,
um das Schweißen auszuführen.
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8A und 8B zeigen
die Gesamtkonfiguration eines Bogenschweißrobotersystems 10' zur industriellen
Verwendung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Bogenschweißrobotersystem 10' unterscheidet
sich von der ersten Ausführung
darin, dass das Zusammenführungsteil,
in dem die Vielzahl von Drahtzugangswegen der Drahtzuführwege in
einen konvergieren, nicht in dem Schweißbrenner 72 bereitgestellt
ist, sondern in dem Brennerkabel 74. Da der Rest der Konfiguration ähnlich der
des Bogenschweißrobotersystems 10 ist,
wird sie hier im Detail nicht näher
beschrieben. Beachte, dass in der zweiten Ausführungsform Abschnitte, die
der ersten Ausführungsform
entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bestimmt sind.
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Mit
Bezug auf 9 wird jetzt die Struktur der
Zusammenführungsteile 74c, 76c des
Brennerkabels 74 und Drahteinsatzes 76 im Detail
beschrieben werden. In der zweiten Ausführungsform konvergieren die
Drahtzugangswege der Drahtzuführwege nicht
in dem Schweißbrenner 72,
sondern im Bereich des Brennerkabels 74. In dem illustrierten
Fall werden ein gegabeltes, d. h. Y-förmiges, Brennerkabel 74 und
ein Drahteinsatz 76 verwendet, um die zwei Drahtzugangswege
konvergieren zu lassen und sie mit dem Drahtauslassweg zu verbinden.
Genauer gesagt wird ein Relaisblock 78 mit einer Y-förmigen Innendurchführung 80 an
dem Zusammenführungsteil 74c des
Y-förmigen
Brennerkabels 74 bereitgestellt. Die Drahteinsätze 76a, 76b erstrecken
sich durch die Zweige 74a und 74b des Brennerkabels 74 und
führen
durch die Innendurchführung 80 des
Relaisblocks 78 und konvergieren wie die Innendurchführung 80 in
einer Y-Form. Der jetzt einzige Drahteinsatz 76c führt weiter
durch die Innendurchführung 82,
die in dem Schweißbrenner 72 gebildet
ist und mit der Mündungsöffnung 84 verbunden
ist, die am vorderen Ende des Schweißbrenners 72 ausgebildet
ist. Weiter sind Schutzgasschläuche 36a, 36b mit
Anschlüssen,
usw., mit dem Ende der Innendurchführung 80 des Relaisblocks 78 an
der Drahtzuführeinrichtungsseite 24 verbunden,
so dass am Schutzgasausstoßanschluss 86 am
vorderen Ende des Schweißbrenners 72 durch
den Raum zwischen dem inneren Umfang der Innendurchführung 80 und
dem Relaisblock 78 und dem inneren Umfang der Innendurchführung 82 des
Schweißbrenners
und des äußeren Umfangs
der Drahteinsätze 76c, 76d Schutzgas
zugeführt
wird.
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In
der zweiten Ausführungsform
bilden die Teile der Drahteinsätze 76a, 76b vor
dem Relaisblock 78 in dem Brennerkabel 74 Drahtzugangswege,
die Innendurchführung 80 des
Relaisblocks 78 und der Drahteinsatz 76c darin
bilden ein Zusammenführungsteil
und die Innendurchführung 82 in
dem Schweißbrenner 72 und
der Drahteinsatz 76d darin bilden einen Drahtauslassweg.
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Die
Schweißdrähte 22a und 22b,
die von der Drahtzuführeinrichtung 14 ausgehen
und durch die Drahteinsätze 76a, 76b in
den Brennerkabeln 74a, 74b führen, führen durch die Drahteinsätze 76c, 76d in
der Innendurchführung 80 des
Relaisblocks 78 und der Innendurchführung des Schweißbrenners 72 und stehen
von der Mündungsöffnung 84 zur
Verwendung beim Schweißen
vor. Andererseits wird Schutzgas von einer nicht gezeigten Gaszufuhrquelle
zugeführt,
strömt
durch die Schutzgasschläuche 36a, 36b der
Brennerkabel 74, durch den Raum zwischen dem inneren Umfang
der Innendurchführung 80 des
Relaisblocks 78 und der Innendurchführung 82 des Schweißbrenners 72 und
dem äußeren Umfang
des Drahteinsatzes und wird aus dem Schutzgasausstoßanschluss 86 des
Schweißbrenners 72 ausgestoßen und
zum Schweißen
verwendet.
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Stromkabel 32 zum
Zuführen
des Schweißstroms
und der Schweißspannung
erstrecken sich hier entlang der Schutzgasschläuche 36a, 36b in
den Brennerkabeln 74a, 74b und sind mit dem Relaisblock 78 verbunden,
der auch als Energieblock fungiert. Der Relaisblock 78 ist
aus einem leitenden Material gebildet, so dass Energie durch diesen
Relaisblock 78 dem Schweißbrenner 72 zugeführt wird.
Natürlich
ist es auch möglich,
wie oben beschrieben, die Stromkabel zu einem zu kombinieren. Es
ist zu beachten, dass der Drahteinsatz 76 aus einem isolierenden
Material gebildet ist und die Schweißdrähte 22a, 22b den
stromführenden
Schweißbrenner 72 nicht
berühren
werden, bis sie die Spitze 88, die an der Mündungsöffnung 84 bereitgestellt
ist, erreichen.
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Wenn
es erwünscht
ist, den Schutzgastyp gleichzeitig beim Umschalten des verwendeten Schweißdrahttyps 22a, 22b umzuschalten,
ist es möglich,
die Drahtzuführeinrichtung 24 mit
magnetischen Ventilen (nicht gezeigt) bereitzustellen und den Betrieb
dieser magnetischen Ventile zu steuern, um den Schutzgastyp umzuschalten.
Wenn erforderlich, ist es auch möglich,
das Schutzgas vorab auszulassen, bis das alte Gas ausreichend ersetzt
ist. Da magnetische Ventile verwendet werden, wird das Schutzgas
nicht zurück
strömen,
aber zur weiteren Sicherheit ist es auch möglich, ein Sperrventil (nicht gezeigt)
an dem Relaisblock 78 an der Drahtzuführeinrichtungsseite bereitzustellen.
Dies erlaubt es, die Zeit für
das Umschalten des Schutzgases zu verringern.
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In
diesem Bogenschweißrobotersystem
10', wie es zum
Beispiel in der
japanischen
ungeprüften Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2004-223576 beschrieben ist, kann das Verhalten des
Brennerkabels
74 zur Schweißzeit stabilisiert werden indem
der Schweißbrenners
72 in
der Art bereitgestellt wird, dass er um eine Achse rotierbar ist,
die um einen vorbestimmte Abstand von der Rotationsachse des Ausgabeflansches
des Handgelenkelements
142 entfernt ist und eine Konfiguration
verwendet, die einen an dem Unterarm
144 bereitgestellten
Schiebemechanismus aufweist und das Brennerkabel
74 beweglich
lagert und eine spannungserzeugende Vorrichtung aufweist, die den
Schiebemechanismus in die entgegengesetzte Richtung des Arbeitswerkzeugs
zieht. Das gegabelte Brennerkabel
74 ist normalerweise
sperrig, und unterliegt manchmal dem Problem, dass es mit umgebender
Ausrüstung
in störende
Wechselwirkung tritt. Entsprechend der obigen Konfiguration gibt es
jedoch sogar bei Schweißarbeiten,
in denen sich die Schweißposition
stark ändert,
wenig Bewegungen des Brennerkabels
74 und das Schweißen kann ausgeführt werden,
ohne dass sich das Brennerkabel
74 mit der umgebenden Ausrüstung in
störende Wechselwirkung
tritt.
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In
der zweiten Ausführungsform
ist das Zusammenführungsteil 74c des
Y-förmigen
Brennerkabels 74 benachbart zu dem Schweißbrenner 72 vorgesehen.
Diese Konfiguration hat den Vorteil des Verkürzens der Entfernung, die zum
Zurückziehen der
verwendeten Schweißdrähte 22a, 22b von
der Mündungsöffnung 84 des
Schweiß brenners 72 zu dem
Zusammenführungsteil 74c benötigt wird,
und der Verringerung der Zeit, die zum Arbeitswechsel benötigt wird,
wenn zwischen den Schweißdrahttypen 22a, 22b umgeschaltet
wird. Das Zusammenführungsteil 74c des
Y-förmigen
Brennerkabels 74 kann jedoch auch benachbart zu der Drahtzuführeinrichtung 24 vorgesehen
werden. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass das Brennerkabel 74,
das sich zwischen der Drahtzuführeinrichtung 24 und
dem Schweißbrenner 72 erstreckt,
ein einziges Kabel an fast allen Teilen ist, so dass die Wahrscheinlichkeit
einer störenden
Wechselwirkung mit anderer umgebender Ausrüstung verringert werden kann.
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In
einem Schweißrobotersystem 10'', das in 10A, 10B und 11 gezeigt
ist (siehe Seite 8), ist es auch möglich, das Zusammenführungsteil des
Drahtzugangsweges in der Drahtzuführeinrichtung 24 bereitzustellen
und nur einen Drahtzugangsweg sich von der Drahtzuführeinrichtung 24 erstrecken
zu lassen. In diesem Fall, wie in 11 gezeigt, kann
ein Relaisblock 90, ähnlich
dem Relaisblock 78 der zweiten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist,
an der Auslassseite des Drahtvorschubmittels 46 der Drahtzuführeinrichtung 24 bereitgestellt
werden. In dieser dritten Ausführungsform
bildet der Relaisblock 90 den Drahtzugangsweg und das Zusammenführungsteil
den Drahtzuführweg,
während
der Drahteinsatz in dem Brennerkabel 92 und die Innendurchführung des
Schweißbrenners 72 den
Drahtauslassweg bilden.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben wurde, dienen diese Ausführungsformen nur der Erklärung und
sind nicht beschränkend.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll deshalb nur durch
die die beigefügten
Ansprüche
beschränkt sein.
Die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
in jeder Weise modifiziert oder verändert werden, ohne von dem
Schutzbereich der Ansprüche
abzuweichen.