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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Reibrührbearbeitungsverfahren sowie
eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 4 (siehe zum Beispiel
EP-A-1 153 694).
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Robotersteuerungen
zum Punktschweißen haben
zur Unfallverhinderung eine Funktion zur Überwachung von Anomalitäten des
Roboterbetriebs durch zwangsweises Beenden des Roboterbetriebs bei
Verstreichen einer festgelegten Zeit, für welche ein Lichtbogenschweißbefehl
vorliegt, wenn ein unvorschriftsmäßiger Stopp des Roboters eintritt.
Eine solche Robotersteuerung ist zum Beispiel aus
US 6,377,869 B1 bekannt.
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Mittlerweile
ist auf dem Gebiet die Verwendung eines Reibrührprozesses als Verbindungsschweißprozess
oder Oberflächenbearbeitungsprozess
bekannt. Bei dem Reibrührprozess
muss eine Drehkraft auf das Werkstück ausgeübt werden, während ein
Drehwerkzeug und das Werkstück
zusammengepresst werden. Während
das Werkzeug gedreht und vorbewegt wird, um Pressdruck und Drehkraft
auf das Werkstück
auszuüben,
wird Reibungswärme
erzeugt, um das Werkstückmaterial
zu plastifizieren. Dadurch kann das Werkzeug in das Werkstück eindringen,
um dadurch ein plastisches Fließen des
Werkstückmaterials
in dem Werkstück
zu bewirken. In dem Fall, da der Reibrührprozess zum Miteinanderverschweißen von
aufeinander lagernden Werkstücken
verwende wird, wird eine Punktschweißung über einer Verbindung zwischen
den übereinander
lagernden Werkstücken
gebildet, die sich aus einem an einer Grenzfläche zwischen den Werkstücken eintretenden
plastischen Fließen
ergibt. In dem Fall dagegen, da der Reibrührprozess zum Bearbeiten einer
Werkstückoberfläche verwendet
wird, verdichtet das plastische Fließen eine Oberflächenstruktur
des Werkstücks,
was die mechanische Festigkeit des Werkstücks erhöht.
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Bei
dem Reibrührprozess
wird das Drehwerkzeug unvermeidbar in ein Werkstück eingebracht. Wenn das Drehwerkzeug
aufgrund eines Notfalls irgendeiner Art zwangsweise gestoppt wird, während das
Drehwerkzeug in dem Werkstück
eingedrungen bleibt, wird das Werkzeug in einem verfestigten Werkstückmaterial
eingeschlossen. Dies bewirkt Schäden
am Werkzeug und Werkstück,
wenn das Werkzeug mit Kraftaufwand aus dem Werkstück entfernt
wird.
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EP-A-1
153 964 offenbart eine Punktverbindungsvorrichtung, die ein Verbindungswerkzeug,
einen Induktionsmotor zum Drehen des Verbindungswerkzeugs, einen
Servomotor zum vertikalen Bewegen des Verbindungswerkzeugs entlang
einer Achse des Verbindungswerkzeugs und ein gegenüber dem Verbindungswerkzeug
angeordnetes Aufnahmeelement umfasst. Die Punktverbindungsvorrichtung führt ein
Reibrührbearbeitungsverfahren
zur Bearbeitung eines Werkstücks
durch Einbringen des Bearbeitungswerkzeugs aus. Wenn das Schweißen beendet
ist, wird das Verbindungswerkzeug noch in der drehenden Phase aus
dem Werkstück
gezogen.
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US-A-4
252 587 offenbart eine Maschine zur Montage einer Polystyrenspule
durch Reibschweißen
von Polystyren-Endflanschen an eine zylinderförmige Polystyrenbuchse bzw.
-walze einer Spule. Die Maschine umfasst ein Paar koaxial beabstandeter
Drehdorne, an denen die Polystyren-Endflansche angebracht sind.
Wenn ein Notaus-Druckknopf gedrückt
wird, werden die Dorne sofort angehalten und in ihre offene Stellung
zurückgezogen.
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US-B-6
377 869 offenbart eine Robotersteuerung, die einem Arbeitswerkzeug
keine Arbeitsenergie mehr zuführt,
sobald ermittelt wird, dass eine Anomalität des Roboters eingetreten
ist.
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EP-A-0
553 885 offenbart einen Sicherheitsschlüsselschalter, der zum Ein-
und Ausschalten einer Energiezufuhr für eine Werkzeugmaschine verwendet
werden kann.
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Daher
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Reibrührbearbeitungsverfahren
zum Bearbeiten eines Werkstücks
durch Einbringen eines Bearbeitungswerkzeugs in das Werkstück unter
Beibehalten der Drehung an die Hand zu geben, wobei eine sich aus
einem Notstopp des Bearbeitungswerkzeugs ergebende Beschädigung eines
Bearbeitungswerkzeug und eines Werkstücks verhindert wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reibrührbearbeitungsvorrichtung
zum Umsetzen des Reibrührbearbeitungsverfahrens
an die Hand zu geben.
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Die
vorstehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein
Reibrührbearbeitungsverfahren
zum Bearbeiten eines Werkstücks durch
Einbringen eines Bearbeitungswerkzeugs in das Werkstück unter
Beibehaltung der Drehung und Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs
von dem Werkstück
nach dem Reibrührbearbeiten
verwirklicht, welches die Schritte des Vorsehens eines Notaus-Signals zum Fordern
eines Notstopps des Bearbeitungswerkzeugs bei der Ausführung der
Reibrührbearbeitung,
das Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs von dem Werkstück bei Auftreten
des Notaus-Signals und das Stoppen der Drehung des Bearbeitungswerkzeugs
nach dem Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs von dem Werkstück umfasst.
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Das
Reibrührbearbeitungsverfahren
wird durch eine Vorrichtung umgesetzt, die ein Notaus-Mittel zum
Liefern eines Notaus-Signals für einen
Notstopp des Bearbeitungswerkzeugs bei der Ausführung der Reibrührbearbeitung,
Ausführungsdetektionsmittel
zum Detektieren des Ausführens
der Reibrührbearbeitung
durch das Bearbeitungswerkzeug und Stoppsteuermittel zum Stoppen
der Drehung des Bearbeitungswerkzeugs nach Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs
von dem Werkstück
bei Auftreten des Notaus-Signals, wenn das Ausführungsdetektionsmittel eine
Ausführung
der Reibrührbearbeitung
detektiert.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Reibrührbearbeitungsverfahren
wird bei Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs von einem Werkstück und anschließendem Anhalten
der Drehung, wenn ein Stoppen des Bearbeitungswerkzeugs in einem
Notfall gefordert wird, verhindert, dass das Bearbeitungswerkzeug
bedingt durch das Hartwerden des Werkstückmaterials in dem Werkstück eingeschlossen
wird, mit der Folge, dass es nicht erforderlich ist, das in dem Werkstück eingeschlossene
Bearbeitungswerkzeug mit Kraftaufwand wegzuziehen. Daher wird eine
Beschädigung
sowohl des Bearbeitungswerkzeugs als auch des Werkstücks aufgrund
des Wegziehens des Bearbeitungswerkzeugs von dem Werkstück bei Stoppen
des Bearbeitungswerkzeugs in einem Notfall verhindert.
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Das
Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs von dem Werkstück wird
nach einem Beendigungszeitpunkt der planmäßigen Reibrührbearbeitung ausgeführt. Dies
verhindert, dass das Werkstück
aufgrund eines Notstopps der Reibrührbearbeitung defekt wird,
und ermöglicht
das Stoppen des Bearbeitungswerkzeugs mit gewöhnlicher Steuerung zur Beendigung
der Reibrührbearbeitung.
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Das
Bearbeitungswerkzeug wird nach Verstreichen einer vorbestimmten
Zeitdauer ab dem Auftreten des Notaus-Signals in der Drehung gestoppt. Die
vorbestimmte Zeitdauer wird so eingestellt, dass sie nach Entfernen
des Bearbeitungswerkzeugs von dem Werkstück endet. Die Notaus-Steuerung
des Bearbeitungswerkzeugs nach dem Entfernen von dem Werkstück wird
in genormter Weise mit Hilfe eines einfachen Bauteils, beispielsweise
eines Zeitmessers, problemlos verwirklicht.
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Bevorzugt
wird das Bearbeitungswerkzeug an einem Automaten angebracht. Der
Automat ist dafür
ausgelegt, das Bearbeitungswerkzeug im Verhältnis zum Werkstück zu positionieren
und übereinstimmend
mit einem Drehstopp des Bearbeitungswerkzeugs anzuhalten. Dies schützt einen
Bediener nach Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs vom Werkstück in sicherer
Weise.
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Das
Reibrührbearbeitungsverfahren
wird beim Bilden einer Schweißung über einer
Verbindungsstelle zwischen übereinander
liegenden Blech-Werkstücken
mit den gleichen Wirkungen wie vorstehend beschrieben eingesetzt.
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Nach
der erfindungsgemäßen Reibrührbearbeitungsvorrichtung
wird bei Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs von dem Werkstück und anschließendem Anhalten
der Drehung, wenn ein Anhalten des Bearbeitungswerkzeugs in einem
Notfall gefordert wird, ein Einschließen des Bearbeitungswerkzeugs
in dem Werkstück,
das sich aus einem Hartwerden eines Werkstückmaterials ergibt, verhindert, so
dass eine Beschädigung
sowohl von Bearbeitungswerkzeug als auch Werkstück aufgrund des Wegziehens
des Bearbeitungswerkzeugs mit Kraftaufwand bei Stoppen des Bearbeitungswerkzeugs
in einem Notfall verhindert wird. Weiterhin wird verhindert, dass
das Werkstück
aufgrund eines Notfallstopps der Reibrührbearbeitung defekt wird.
Ferner wird der Einsatz gewöhnlicher
Steuerung zur Beendigung der Reibrührbearbeitung ermöglicht.
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Dieses
Stoppsteuermittel kann Zeitsteuerungsmittel zum Liefern eines Stoppsignals
zum Stoppen der Drehung des Bearbeitungswerkzeugs nach einer Beendigungszeit
einer planmäßigen Reibrührbearbeitung
abhängig
vom Auftreten eines Notaus-Signals
umfassen.
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Das
Bearbeitungswerkzeug ist von einem mit einer Tür und einem elektromagnetischen
Verriegelungsmittel zum Verriegeln und Entriegeln der Tür versehenen
Schutzzaun umgeben. Das elektromagnetische Verriegelungsmittel hält die Tür bis zu
dem Beendigungszeitpunkt der planmäßigen Reibrührbearbeitung verriegelt, der
von dem Zeitsteuerungsmittel gesteuert wird. Der Bediener wird daran
gehindert, während
des Betriebs des Zeitsteuerungsmittels innerhalb des Schutzzauns
einzudringen, so dass er dadurch sicher geschützt wird.
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Bevorzugt
wird das Bearbeitungswerkzeug an einem Automaten angebracht. Der
Automat ist dafür
ausgelegt, das Bearbeitungswerkzeug im Verhältnis zum Werkstück zu positionieren
und übereinstimmend
mit einem Drehstopp des Bearbeitungswerkzeugs anzuhalten. Dies schützt einen
Bediener nach Entfernen des Bearbeitungswerkzeugs vom Werkstück sicherer.
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Die
obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung einer spezifischen Ausführung derselben
bei Betrachten in Verbindung mit den Begleitzeichnungen verständlich,
wobei gleiche Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen gleiche oder ähnliche
Teile bezeichnen. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Reibrührbearbeitungsvorrichtung
nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung;
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2 eine schematische Ansicht eines Roboters,
der einen Reibrührbearbeitungskopf
aufweist;
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3 eine Seitenansicht, die Einzelheiten des
Reibrührschweißens zum
Bilden einer Schweißnaht über einer
Verbindungsstelle zwischen zwei übereinander
liegenden Blechwerkstücken
zeigt;
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4 eine Seitenansicht, die Einzelheiten des
Reibrührschweißens in
einem fortgeschrittenen Schritt zeigt;
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5 eine Folgeschaltung für die Notaus-Steuerung;
und
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6 eine schematische Ansicht einer Reibrührbearbeitungsvorrichtung
nach einer anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung.
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Nachstehend
wird ein beim Zusammenschweißen
von Werkstücken
verwendeter erfindungsgemäßer Reibrührprozess
beispielhaft unter Bezug auf 1 beschrieben,
die eine Reibrührschweißanlage
zeigt. Wie gezeigt sind mehrere Roboter-Bearbeitungsmaschinen A,
wie sie in 2 gezeigt werden, in einem
von einem Schutzzaun 51 umgebenen Arbeitsbereich S angeordnet.
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Unter
Bezug auf 2 umfasst die zum Beispiel
zum Bilden einer Schweißnaht über einer
Verbindungsstelle zwischen zwei übereinander
liegenden Blechwerkstücken
verwendete Roboter-Bearbeitungsmaschine A einen Schweißroboter 2 mit
einem Roboterarm mit einem Schweißkopf 1 und eine Steuereinheit 3 zum
Steuern des Betriebs des Schweißroboters 2 und
des Schweißkopfes 1.
Der Schweißroboter 2 führt einen
Folgebetrieb aus, der das Bewegen des Schweißkopfs 1 aus einer
Warteposition (einer Heim-Position) zu einer festgelegten Schweißposition,
das Steuern des Schweißkopfs 1 in
seiner Position, das Betreiben des Schweißkopfes 1 zum Bilden
einer Schweißnaht über einer
Verbindungsstelle zwischen den übereinander
liegenden Blechwerkstücken
W1 und W2 (siehe 3) und das Rückführen des
Schweißkopfes 1 von
der Schweißposition
zur Warteposition umfasst. Für
den Schweißroboter 2 kann
ein universeller vertikaler Gelenk-Manipulator mit sechs Wellen
eingesetzt werden. Der Schweißkopf 1 umfasst
einen im Allgemeinen L-förmigen Rahmen 13 und
eine Reibrührschweißvorrichtung 6 mit
zwei (nicht dargestellten) Motoren, die an dem Rahmen 13 angebracht
sind. Die Reibrührschweißvorrichtung 6 umfasst
ein drehend angetriebenes Reibrührschweißwerkzeug
(das der Einfachheit halber als Reibrührschweißwerkzeug bezeichnet wird) 4 mit
einer zylinderförmigen
Reibrührspindel
und einem Stützwerkzeug 5,
die mit einer Schweißachse
X ausgerichtet und beabstandet sind, um einen Werkstückaufnahmeraum
Sw zum Aufnehmen der übereinander
lagernden Blechwerkstücke
W1 und W2 darin auszubilden.
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Die 3 und 4 zeigen,
wie mit Reibrührschweißen eine
Schweißnaht über einer
Verbindungsstelle zwischen übereinander
lagernden Blechwerkstücken
gebildet wird, nämlich
einem oberen Blechwerkstück
W1 und einem unteren Blechwerkstück
W2 mit einer Verbindungsbohrung 10. Wenn das Reibrührschweißen einsetzt,
wird das Stützwerkzeug 5 an
dem unteren Blechwerkstück
W2 zum Anliegen gebracht. In diesem Zustand wird das Reibrührschweißwerkzeug 4 gedreht
und hin zu den übereinander
lagernden Blechwerkstücken
vorbewegt. Während
sich das Reibrührschweißwerkzeug 4 während eines
Pressens zwischen dem Reibrührschweißwerkzeug 4 und
dem oberen Blechwerkstück W1
weiter bewegt, erwärmt
es das Material des oberen Blechwerkstücks W1 durch Reibung und bewirkt dadurch
ein Plastifizieren des Werkstückmaterials. Wenn
das Reibrührschweißwerkzeug 4 weiter
dreht und das aufliegende Blechwerkstück W1 presst, wird ein plastifiziertes
Werkstückmaterial
W1–1 des
oberen Blechwerkstücks
W1 durch die zylinderförmige Reibrührspindel 4b des
Reibrührschweißwerkzeugs 4 nach
unten gedrückt
und in die Verbindungsbohrung 10 des unteren Blechwerkstücks W2 gedrückt. Die
Drehung des Reibrührschweißwerkzeugs 4 führt zu einem
plastischen Fließen
des plastifizierten Werkstückmetalls
W1–1 um
eine Achse der zylinderförmigen
Reibrührspindel 4b in
der Verbindungsbohrung 10, wodurch eine Schweißung über der
Verbindungsstelle zwischen den übereinander
lagernden Blechwerkstücken
W1 und W2 gebildet wird.
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Der
Folgebetrieb der Schweißroboter 2 und der
Schweißköpfe 1 wird
jeweils durch die Steuerungen 3 gesteuert. Wie in 2 gezeigt ist die Steuerung 3 durch
einen Kabelbaum 31 mit dem Schweißroboter 2 und durch
Kabelbäume 32 und 33, die
einen Relaiskasten 34 aufweisen, mit dem Schweißkopf 1 elektrisch
verbunden.
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Unter
erneutem Bezug auf 1 ist der Schutzzaun 51 mit
mehreren Türen 52 und
mehreren elektromagnetischen Verriegelungssteckern 53 zum Verriegeln
bzw. Entriegeln der Türen 52 versehen. Jeder
der elektromagnetischen Verriegelungsstecker 53 ist mit
einem (nicht dargestellten) Schutzstecker ausgestattet, der ausgesteckt
sein darf, während
der elektromagnetische Verriegelungsstecker 53 ein Entriegelungsbefehlssignal
von einem Prozessregler 54 empfängt, aber am Ausstecken gehindert
wird, während
er ein Verriegelungssignal empfängt.
Der elektromagnetische Verriegelungsstecker 53 ist dafür ausgelegt,
ein Notaus-Befehlssignal für
zwangsweises Stoppen der Schweißroboter 2 an
den Prozessregler 54 zu liefern, wenn der Schutzstecker
ausgesteckt ist. In diesem Fall wird das Entriegelungsbefehlssignal
den elektromagnetischen Verriegelungssteckern 53 von dem
Prozessregler 54 von der Robotersteuerung 3 nur
geliefert, wenn alle Robotersteuerungen 3 gleichzeitig
Entriegelungsbefehlssignale an den Prozessregler 54 liefern.
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Unter
Bezug auf 5, die eine Notaus-Schaltung 55 jeder
der Robotersteuerungen 3 zeigt, umfasst die Notaus-Schaltung 55 einen Notaus-Schalter 56 und
Notaus-Kontakt 57. Der Notaus-Schalter 56 bleibt
offen, sobald er zum Öffnen
gedrückt
wird, und wird nur geschlossen, wenn ein (nicht dargestellter) Rücksetzschalter
betätigt wird.
Der Notaus-Kontakt 57 ist dafür ausgelegt, als Reaktion auf
das Vorhandensein eines Normalbetriebssignals von Nebeneinrichtungen
wie einem Förderband
und Notaus-Befehlssignale von dem elektromagnetischen Verriegelungsstecker 53 und/oder Nebeneinrichtungen
zu öffnen
und zu schließen.
Der Notaus-Kontakt 57 bleibt geschlossen, während die Nebeneinrichtung
ein Normalbetriebssignal liefert, und wird dagegen geöffnet, wenn
die Nebeneinrichtung ein Notaus-Befehlssignal liefert. Die Nebeneinrichtung
ist dafür
ausgelegt, kontinuierlich ein Notaus-Befehlssignal zu liefern, bis
sie rückgesetzt wird,
sobald die Nebeneinrichtung das Notaus-Befehlssignal liefert. Dementsprechend
bleibt der Notaus-Kontakt 57 offen, bis die Nebeneinrichtung zurückgesetzt
wird.
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Die
Notaus-Folgesteuerung durch die Notaus-Schaltung 55 bei
der allgemeinen Reibrührbearbeitung
ist solcher Art, dass bei Ausführen
eines Automatikbetriebs des Bearbeitungsroboters 2 und der
Reibrührbearbeitung
durch den Bearbeitungskopf 1 der Bearbeitungsroboter 2 einen
vorbestimmte Zeit lang weiter arbeitet, selbst wenn der Notaus-Schalter 56 gedrückt wird
und dann bei Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer stoppt. Dies führt dazu,
dass ein Einschließen
des Reibrührbearbeitungswerkzeugs 4 in
dem plastifizierten Werkstückmetall
verhindert wird. In der vorbestimmten Zeit liefert der Prozessregler 54 den
elektromagnetischen Verriegelungssteckern 53 ein Verriegelungssignal,
um ein Ausstecken des Schutzsteckers zu verhindern, um dadurch die
Türen 52 geschlossen
zu halten. Dementsprechend kann niemand den Arbeitsbereich S betreten.
Während
das Reibrührbearbeiten
durch den Bearbeitungskopf 1 unterbrochen wird, auch wenn
der Bearbeitungsroboter 2 den Automatikbetrieb ausführt, ist
dagegen die Folge-Notaus-Steuerung
so ausgelegt, dass bei Drücken
des Notaus-Schalters 56 einer der Robotersteuerungen 3 oder
bei Liefern eines Notaus-Befehlssignals von einer der Nebeneinrichtungen
alle Bearbeitungsroboter 2 sofort abgestellt werden. In
dem Fall, da die Reibrührbearbeitung
auf das Bilden einer Schweißnaht über einer
Verbindungsstelle zwischen übereinander
lagernden Blechwerkstücken
W1 und W2 eingesetzt wird, wie in der obigen Ausführung beschrieben
wird, wird im Einzelnen bei Drücken
des Notaus-Schalters 56 einer der Robotersteuerungen 3 ein
Relais (CR) 60 nicht leitend, mit der Folge, dass ein Zeitrelais
(T) 61 bei Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nicht
leitend wird. Die Notaus-Folgesteuerung des Schweißroboters 2 und des
Schweißkopfes 1 wird
entsprechend den laufenden Betriebszuständen bei Drücken des zugeordneten Notaus-Schalters 56 ausgeführt.
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Wenn
sich eine der Roboterbearbeitungsmaschinen A in einem Ausführungszustand
des Schweißens
befindet, bei dem der Schweißkopf 1 das
Reibrührschweißen ausführt, während der
Schweißroboter 2 automatisch
betrieben wird, werden die Schalter 58 und 59 der
Robotersteuerung 3 der Roboterbearbeitungsmaschinen A in
dem Ausführungszustand
des Folgeschweißens
geschlossen, um ein Relais (R1) 62 unter elektrischen Strom
zu setzen, wobei normalerweise geschlossene Kontakte 65 und 66,
die dem Relais 62 zugeordnet sind, geöffnet und ein normalerweise
offener Kontakt 68, der dem Relais 62 zugeordnet
ist, geschlossen wird. In diesem Fall wird der Schalter 58 genutzt,
um zu ermitteln, ob der Schweißroboter 2 den
Automatikbetrieb ausführt oder
nicht. Im Einzelnen bleibt der Schalter 58 geschlossen,
während
der Schweißroboter 2 automatisch
betrieben wird. Der Schalter 59 wird genutzt, um zu ermitteln,
ob der Schweißkopf 1 das
Reibrührschweißen während der
Ausführung
des Automatikbetriebs des Schweißroboters 2 ausführt oder
nicht. Im Einzelnen bleibt der Schalter 59 geschlossen, während der
Schweißkopf 1 betrieben
wird, um das Reibrührschweißen auszuführen. Wenn
der Notaus-Schalter 56 eines der Schweißroboter 3 gedrückt wird,
wird das Zeitrelais (T) 61 bei Verstreichen des vorbestimmten
Zeitraums nicht leitend, ein dem Zeitrelais (T) 61 zugeordneter
Kontakt (T) 69 öffnet,
um nach einem vorbestimmten Zeitraum leitend zu werden. Ein Energiequellenrelais
(MC) 70 wird über
die vorbestimmte Zeitdauer, für
die der Kontakt (T) 69 geschlossen bleibt, unter Strom
stehend gehalten, wobei die Motoren des Schweißroboters 2 und des
Schweißkopfs 1 (die
durch ein Symbol M zusammengefasst dargestellt sind) mit einer (nicht
dargestellten) elektrischen Energiequelle elektrisch verbunden sind.
Wenn der Kontakt (T) 69 öffnet, um einen elektrischen
Strom zum Energiequellenrelais (MC) 70 bei Verstreichen
der vorbestimmten Zeitdauer abzusperren, werden die Motoren (M)
des Schweißroboters 2 und
des Schweißkopfs 1 von
der elektrischen Energiequelle getrennt. Der Schweißroboter 2 und
der Schweißkopf 1 arbeiten
mit anderen Worten vor Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer
beide ordnungsgemäß weiter
und stoppen bei Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer. In diesem Fall
ist bevorzugt, die vorbestimmte Zeitdauer gleich oder etwas länger als
eine zum Beenden des Reibrührschweißens erforderliche
Zeit einzustellen. Infolge des Festlegens der vorbestimmten Zeitdauer dreht
das Schweißwerkzeug 4 weiter,
bis es nach Beenden des Reibrührschweißens von
den übereinander
lagernden Blechwerkstücken
entfernt wird, selbst wenn der Notaus-Schalter 56 gedrückt wird.
Daher wird verhindert, dass das Schweißwerkzeug 4 zu drehen
aufhört,
während
es in dem Blechwerkstück bleibt,
und dass es folglich in dem verfestigten Werkstückmetall eingeschlossen bleibt.
Dies führt
zu Beschädigung
des Werkzeugs und des Blechwerkstücks, selbst wenn der Notaus-Schalter 56 gedrückt wird.
Dies verhindert eine Beschädigung
des Schweißwerkzeugs 4 und
verhindert, dass die übereinander
lagernden Blechwerkstücke
aufgrund der Unterbrechung des Reibrührschweißens defekt werden.
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Über die
vorbestimmte Zeitdauer, während der
sowohl der Schweißroboter 2 als
auch der Schweißkopf 1 selbst
nach Drücken
des Notaus-Schalters 56 weiter arbeiten, wird der Ausführungszustand
des Folgeschweißens
gehalten, so dass ein Relais (R1) 62 stromführend gemacht
wird. Folglich werden die normalerweise geschlossenen Kontakte 65 und 66,
die dem Relais (R1) 62 zugeordnet sind, geschlossen, wodurch
das Fließen
elektrischen Stroms durch ein Relais (R2) 63 abgesperrt wird.
In diesem Fall wird das Relais (R2) 63 genutzt, um zu ermitteln,
ob die Robotersteuerung 3 entsprechend den Betriebszuständen ein
Entriegelungsbefehlssignal für
den Prozessregler 54 liefern sollte oder nicht. Wenn die
Roboterbearbeitungsmaschine A sich in einem Nichtausführungszustand
des Folgeschweißens
befindet, bei dem mindestens eines von Automatikbetrieb des Schweißroboters 2 und
Reibrührschweißen durch
den Schweißkopf 1 nicht
ausgeführt
wird, bleiben die normalerweise geschlossenen Kontakte (R1) 65 und 66 offen,
was ein Fließen von
elektrischem Strom durch ein Relais (R2) 63 absperrt, so
dass die Robotersteuerung 3 kein Entriegelungsbefehlssignal
für den
Prozessregler 54 liefert. Während das Relais (R2) 63 stromlos
ist, liefert auf diese Weise mindestens die dem stromlosen Relais (R2) 63 zugeordnete
Robotersteuerung 3 kein Entriegelungsbefehlssignal für den Prozessregler 54 der elektromagnetischen
Verriegelungsstecker 53, die verriegelt sind, um ein Öffnen der
Türen 52 zu
verhindern. Während
mindestens einer der Schweißköpfe 2 in
dem Ausführungszustand
des Folgeschweißens betrieben
wird, wird daher der Bediener von dem Arbeitsbereich S fern gehalten.
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Wenn
dagegen eine der Roboterbearbeitungsmaschinen A sich in dem Nichtausführungszustand
des Folgeschweißens
befindet, wird einer der Schalter 58 und 59 geschlossen,
um einen elektrischen Strom zum Relais (R1) 62 abzusperren,
wodurch die zugeordneten normalerweise geschlossenen Kontakte (R1) 65 und 66 geschlossen
werden. Wenn daher der Notaus-Schalter 56 einer der Robotersteuerungen 3 in
dem Nichtausführungszustand des
Folgeschweißens
gedrückt
wird, öffnet
ein Kontakt (CR) 62, der geschlossen bleibt, während das Relais
(CR) 60 elektrischen Strom führt, wodurch ein elektrischer
Strom zur Energiequellenrelais (MC) 30 abgesperrt wird.
Dadurch werden die Motoren des Schweißroboters 3 und des
Schweißkopfs 1 sofort von
der Energiequelle getrennt, was den Schweißroboter 3 und den
Schweißkopf 1 anhält.
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Die
Notaus-Folgesteuerung wird bei Drücken des Notaus-Schalters 56 ebenfalls
ausgeführt, sobald
eine der Nebeneinrichtungen in einem Notfall gestoppt wird. Wenn
zum Beispiel eine der Nebeneinrichtungen in einem Notfall gestoppt
wird und demzufolge durch den Prozessregler 54s ein Notaus-Befehlssignal
für die
Robotersteuerungen 3 liefert, wird dadurch der Kontakt 57 geöffnet, um
einen elektrischen Strom von dem Relais (CR) 60 abzusperren,
mit der Folge, dass das Zeitrelais (T) nach Verstreichen der vorbestimmten
Zeitdauer abschaltet.
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Auch
wenn das Reibrührschweißen zum
Bilden einer Schweißnaht über einer
Verbindungsstelle angewendet wird, die durch die in dem Blechwerkstück W2 gebildete
Verbindungsbohrung 10 ausgebildet ist, ist es nicht immer
erforderlich, dass das Blechwerkstück W2 eine Verbindungsbohrung
aufweist. Wenn das erfindungsgemäße Reibrührschweißen bei übereinander
lagernden Blechwerkstücken angewendet
wird, die beide keine Verbindungsbohrung haben und geschweißt werden,
wird zwischen den übereinander
lagernden Blechwerkstücken
eine Schweißnaht
gebildet, die sich aus einem an der Grenzfläche dazwischen erzeugten plastischen
Fließen
ergibt.
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6 zeigt eine andere bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung, bei
der ein in der vorherigen Ausführung
beschriebenes, drehbar angetriebenes Reibrührwerkzeug 4 der Roboterbearbeitungsmaschinen
A durch ein drehbar angetriebenes Reibrühr-Oberflächenbearbeitungswerkzeug 4B mit
einer Eindringspindel 4 zum Bearbeiten einer Oberfläche WS eines
Werkstücks
W ersetzt wird. Eine Roboterbearbeitungsmaschine umfasst einen Oberflächenbearbeitungsroboter,
einen Prozessregler, mit dem mehrere der Oberflächenbearbeitungsroboter elektrisch
verbunden sind, und den Oberflächenbearbeitungsrobotern
jeweils zugeordnete Robotersteuerungen, die mit dem Prozessregler
elektrisch verbunden sind. Die Robotersteuerung bewegt das Reibrühr-Oberflächenbearbeitungswerkzeug 4 vor,
wobei es die Eindringspindel 4 in das Werkstück W eindringen
lässt,
mit der Folge, dass eine Oberflächenstruktur
des Werkstücks
W verdichtet wird, was sich aus einem in dem Werkstück erzeugten
plastischen Fließen
des Werkstückmaterials ergibt.
Bei der Roboterbearbeitungsmaschine wird die gleiche Notaus-Folgesteuerung, wie
sie in der vorherigen Ausführung
beschrieben wird, ausgeführt.
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Es
versteht sich, dass die vorliegende Erfindung zwar bezüglich bevorzugter
Ausführungen
derselben beschrieben wurde, doch können für den Fachmann verschiedene
andere Ausführungen
und Abwandlungen nahe liegen, die innerhalb des Schutzumfangs der
Erfindung liegen, und dass diese anderen Ausführungen und Abwandlungen durch
die folgenden Ansprüche
gedeckt sein sollten.