DE69017667T2

DE69017667T2 - Elektrischer schweissroboter und ein verfahren zum schweissen mittels dieses roboters.

Info

Publication number: DE69017667T2
Application number: DE69017667T
Authority: DE
Inventors: Franco Sartorio
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: WO1991008856A1; EP0458985A1; JPH04505425A; DE69017667D1; ATE119448T1; US5274213A; IT1237707B; KR920700832A; EP0458985B1; TW203022B; CA2045482A1; IT8968133A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schweißroboter, der eine Mehrzahl Arme aufweist, die gelenkig miteinander verbunden sind, und auf ein Verfahren zum Schweißen unter Verwendung des Schweißroboters.

Stand der Technik

Nach dem Stand der Technik ist ein Schweißroboter bekannt, der eine Mehrzahl Dreharme besitzt, die gelenkig miteinander verbunden sind, um dessen Schweißelektrode horizontal und vertikal zu bewegen.
Für den Schweißroboter nach dem Stand der Technik wird die Positionierung der Elektrode an erwünschten Stellen durch Drehung oder Bewegung der Arme unabhängig durch jeweilige Motoren gesteuert. Allerdings ist es schwierig, die Arme zur gleichen Zeit zum Schweißen in einer bestimmten Richtung zu steuern und deshalb ist eine spezielle Steuereinrichtung erforderlich und die Kosten sind hoch.
Ein Schweißroboter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der FR-A-2627114 bekannt. Dieser bekannte Schweißroboter besitzt einen vorspringenden Arm, einen ersten Dreharm, eine erste Antriebseinrichtung zur Drehung dieses Dreharms und einen zweiten Dreharm, der durch eine Betätigungseinrichtung gedreht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Schweißroboter zu schaffen, der ein Schweißen einfach in irgendeiner Richtung ausfuhrt. Es ist weiterer Gedanke dieser Aufgabe, ein Verfahren zur Durchführung einer Schweißung einfach in irgendeiner Richtung durchzuführen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Schweißroboter gelöst, wie er in Anspruch 1 angegeben ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 7.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines elektrischen Schweißroboters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des elektrischen Schweißroboters, der in Fig. 1 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die Einrichtungen zur Drehung von zwei Dreharmen des Schweißroboters darstellt.
Fig. 4 zeigt erläuternde Zeichnungen, um die Bewegungen von drei Armen des Schweißroboters darzustellen.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen beschrieben.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Schweißroboter 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Schweißroboter 1 umfaßt eine elektronische Steuereinheit 40 und einen Träger 2. Der Träger 2 trägt an seiner Oberseite einen geradlinigen Führungstragebalken 3, der parallel zu der X-Achse angeordnet ist. Ein Gleitteil 4 ist gleitbar an dem Führungstragebalken 3 befestigt. Das Gleitteil 4 wird durch eine Antriebseinheit 5 eines bekannten Typs angetrieben. Das Gleitteil 4 trägt fest ein Paar vertikaler Führungen 6 parallel zu der Z-Achse, entlang der ein zweites Gleitteil 7 mittels einer anderen Antriebseinheit 8 ebenfalls eines bekannten Typs gleitet.
In den Fig. 1-3 ist das Gleitteil 7 mit einem vorstehenden Arm 9 ausgestattet. Ein erster Dreharm 19 ist an seinem einen Ende mittels einer Welle 68 mit einem Ende des vorspringenden Arms 9 schwenkbar verbunden. Der erste Dreharm 19 wird um eine erste vertikale Achse E der Welle 68 durch eine erste Einrichtung 20 gedreht, die einen Motor 62, der durch den vorspringenden Arm 9 getragen wird, ein Zahnrad 63 des Motors 62, eine Mehrzahl Getriebezahnräder 64 und ein Zahnrad 65 der Welle 68 umfaßt. Das Zahnrad 65 ist fest an der Welle 68 befestigt, die drehbar in dem Arm 9 gehalten ist. Das Zahnrad 65 ist auch an dem Arm 19 mit Verbindungsteilen 69 befestigt.
Ein zweiter Dreharm 22, der kurz ist, ist an seinem einen Ende mittels einer Welle 78 zu einem anderen Ende des ersten Dreharms 19 schwenkbar. Die Welle 78 ist drehbar in dem ersten Arm 19 gehalten. Dort ist eine andere Welle 74 in dem ersten Arm 19 angeordnet. Die Achse der Welle 74 ist der ersten, vertikalen Achse E der Welle 68 angepaßt, die diese zwei Arme 9, 19 miteinander über das Zahnrad 65 verbindet. Die Welle 74 wird in dem ersten Arm 19 gehalten und ist darin frei drehbar und ist mit einer verzahnten Riemenscheibe 75 ausgestattet, die an seinem einen Ende befestigt ist und an dem anderen Ende mit einem Motor 72 über Schneckenzahnräder 73 verbunden ist. Der Motor 72 ist fest an dem vorstehenden Arm 9 mit einer Verbindungseinrichtung 79 verbunden, um seine Drehung um die erste, vertikale Achse E zu verhindern. Die Welle 78 ist auch mit einer verzahnten Riemenscheibe 77 ausgestattet, die fest an ihr befestigt ist. Ein verzahnter Riemen 76 ist zwischen den zwei Riemenscheiben 77 und 75 angeordnet, um die Drehung des Motors 72 zu übertragen, wenn er angetrieben wird. Ein Ende des zweiten Dreharms 22 ist fest an dem Bodenteil der Welle 78 befestigt und deshalb kann der Arm 22 um eine Achse F hinsichtlich des ersten Arms 19 durch eine zweite Einrichtung 23 gedreht werden, die den Motor 72, die Schneckengetriebezahnräder 73, die Wellen 74, 78, den verzahnten Riemen 76 und die verzahnten Riemenscheiben 75, 77 aufweist.
Wie später im Detail beschrieben werden wird, wird der zweite Dreharm 22 um die zweite, vertikale Achse F in der entgegengesetzten Richtung (Uhrzeigersinn) mechanisch und automatisch durch eine synchronisierte Funktion der zweiten Einrichtung 23 gedreht, wenn der erste Dreharm 19 durch die erste Einrichtung 20 um die erste, vertikale Achse E in einer Richtung (Gegenuhrzeigerrichtung) zwangsgedreht wird, wie dies in Fig. 4c dargestellt ist, wenn der Motor 72 der zweiten Einrichtung 23 nicht aktiviert ist und auch nicht befestigt wird, um sich um die erste, vertikale Achse E zu drehen, und deshalb ist die Welle 74 dort ohne Drehung ungeachtet der Drehung des ersten Dreharms 19 befestigt.
An dem anderen Ende trägt der zweite Dreharm 22 fest einen Säulenarm 24, der sich von dem Ende nach unten parallel zu der Z-Achse (Fig. 1) erstreckt. An dem unteren Ende des Arms 24 verbunden ist eine Gabel 25, die einen Kopf 26 an einer Achse H trägt, die senkrecht zu der Achse F verläuft. Der Kopf 26 kann um die Achse H mittels einer Winkelpositionierungsantriebseinheit 28 gedreht werden. Der Kopf 26 trägt eine geradlinige Schweißelektrode 29, die sich von dem Kopf 26 erstreckt und mit einem Ende 30 endet, das exakt auf der Projektionslinie der Achse F liegt, wenn die Elektrode 29 senkrecht zu der Achse F selbst angeordnet ist.
Der Kopf 26 ist weiterhin mit einem Laserbeobachtungssensor 31 ausgestattet, der sich um die Elektrode 29 drehen kann und der mit seinem Sichtfeld in einem Bereich nahe dem spitzen Ende 30 der Elektrode 29 angeordnet ist, wie dies geeignet in der FR-A-2627114 beschrieben ist und deren Inhalt hier unter Bezug darauf eingeschlossen wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Schweißen nun im Detail beschrieben.
Fig. 4a zeigt eine vereinfachte Draufsicht des Schweißroboters der Fig. 1 und 2. Drei Arme 9, 19, 22 sind nun in einer Linie zueinander ausgerichtet. Das obere Ende 30 der Elektrode 29 befindet sich gerade auf der Projektionslinie der Achse F (Fig. 1) und die Elektrode 29 erstreckt sich senkrecht zu der punktierten Linie A-B. Wenn eine Schweißung für ein Objekt 37 entlang der punktierten Linie A-B notwendig ist, wird diese einfach durch Bewegung des vorspringenden Arms 9 horizontal entlang des Führungstragebalkens 3 durchgeführt.
Wenn die Schweißlinie A-B auf einer Linie A1-B1 liegt, wie dies in Fig. 4b dargestellt ist, ist es schwierig, die Schweißung durch einen herkömmlichen Schweißroboter durchzuführen, da Drehungen und/oder Bewegungen für alle Arme gesteuert werden müssen. Allerdings wird dies einfach durch den Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Zum Beispiel wird zunächst der erste Dreharm 19 im Gegenuhrzeigersinn und die erste vertikale Achse E wird um einen Winkel α gedreht. Zu diesem Zeitpunkt würde der zweite Dreharm 22 zusammen mit dem ersten Arm 19 gedreht werden, wie dies in Fig. 4b dargestellt ist, wenn der Schweißroboter 1 nicht mit der zweiten Einrichtung 23 ausgestattet wäre, oder dem Motor 72 würde ermöglicht, sich um die erste, vertikale Achse E zu drehen. Wenn die Welle 74 in dem ersten Arm 19 durch Nichtaktivierung des Motors 72 verriegelt wird, der an dem vorspringenden Arm 9 mit Befestigungsteilen 79 befestigt ist, um sich nicht um die erste, vertikale Achse E zu drehen, und wenn der erste Arm 19 durch die erste Einrichtung 20 um die erste, vertikale Achse E durch um einen Winkel α, im Gegenuhrzeigersinn zwangsgedreht wird, dreht die Zugkraft T, die an dem Übertragungsantriebsriehmen 76 verursacht wird, automatisch die Riemenscheibe 78 und deshalb den zweiten Arm 22 um die zweite, vertikale Achse F um einen gleichen Winkel α im Uhrzeigersinn, was mit der Drehung des zweiten Arms 19 synchronisiert ist, wie dies in Fig. 4c dargestellt ist, wenn die zwei Riemenscheiben 75, 77 gleich zueinander im Durchmesser sind.
Dann wird der vorspringende Arm 9 horizontal um einen Abstand d bewegt und die Schweißung wird unter Drehung des ersten Arms 19 undloder unter Bewegung des vorspringenden Arms 9 eingeleitet. Wenn eine Schweißung entlang einer Linie B-C, die in Fig. 4d dargestellt ist, notwendig ist, wird der zweite Arm 22 um einen erwünschten Winkel durch Betätigen des Motors 72 so gedreht, daß die Elektrode 29 in eine Richtung senkrecht zu der Linie B-C hinweist, und der erste Arm 19 wird um einen erwünschten Winkel β (Fig. 4e) durch die erste Einrichtung 20 gedreht. Zu diesem Zeitpunkt wird der zweite Arm 22 automatisch mit der Elektrode 29 so gehalten, daß sie in derselben Richtung senkrecht zu der Schweißlinie B-C hinweist.

Claims

1. Schweißroboter, der aufweist:

einen vorspringenden Arm (9);

einen ersten Dreharm (19), der drehbar an dem vorspringenden Arm (9) um eine erste Achse (E) befestigt ist;

eine erste Antriebseinrichtung (20) zum Drehen des ersten Dreharms (19) hinsichtlich des vorspringenden Arms (9);

einen zweiten Dreharm (22), der drehbar an dem ersten Dreharm (19) um eine zweite Achse (F) parallel zu der ersten Achse (E) befestigt ist;

einen Schweißkopf (29), der an einem freien Ende des zweiten Arms (22) befestigt ist;

Trageelemente (24, 25, 28), die fest an einem Ende des zweiten Dreharms und an dem anderen Ende, das den Kopf (26) mit der Schweißelektrode (29) trägt, befestigt sind, wobei die Trageelemente das vordere Ende der Schweißelektrode auf der Projektionslinie der zweiten, vertikalen Achse positionieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Schweißroboter weiterhin aufweist:

eine erste Riemenscheibe (75), die an dem vorspringenden Arm (9) befestigt ist und im wesentlichen auf der ersten Achse (E) zentriert ist;

eine zweite Antriebseinrichtung (72, 73), die an dem vorspringenden Arm (9) zur Drehung der ersten Riemenscheibe (75) hinsichtlich des vorspringenden Arms (9) befestigt ist;

eine zweite Riemenscheibe (77), die fest an dem zweiten Dreharm (22) befestigt ist und auf der zweiten Achse (F) zentriert ist, wobei ein Durchmesser der zweiten Rlemenscheibe (77) gleich demjenigen der ersten Riemenscheibe (75) ist;

einem Transmissionsriemen (76), der sich zwischen der ersten Riemenscheibe (75) und der zweiten Riemenscheibe (77) erstreckt.

2. Schweißroboter gemäß Anspruch 1, der weiterhin aufweist:

eine Steuereinrichtung (40) zur Deaktivierung der zweiten Antriebseinrichtung (72, 73), um die erste Riemenscheibe (75) hinsichtlich des vorspringenden Arms (9) anzuhalten, und zur Aktivierung der ersten Antriebseinrichtung (20), um den ersten Dreharm (19) hinsichtlich des vorspringenden Arms (9) derart zu drehen, daß der zweite Dreharm (22) einer gleichen, winkelmäßigen Gegendrehung zu der Drehung des ersten Dreharms (19) unterliegt.

3. Schweißroboter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

die erste und die zweite Riemenscheibe (75, 77) verzahnte Riemenscheiben sind und der Transmissionsriemen (76) ein verzahnter Riemen ist.

4. Schweißroboter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

der zweite Dreharm (22) in seiner Länge kurz ist und steif an einem ersten Element (24) der Trageelemente (24, 25, 28) befestigt ist.

5. Schweißroboter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Kopf (26) mit der Elektrode (29) drehbar um eine Achse (H) senkrecht zu der zweiten, vertikalen Achse (F) ist.

6. Schweißroboter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

er einen Laserbeobachtungssensor (31) nahe der Elektrode (29) umfaßt, wobei der Sensor (31) mit seinem Sichtfeld in einem Bereich nahe dem Ende (30) der Elektrode (29) orientiert ist.

7. Verfahren zum Schweißen unter Verwendung eines Schweißroboters gemäß Anspruch 1,

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Anhalten der ersten Riemenscheibe hinsichtlich des vorspringenden Arms;

Drehen des ersten Dreharms hinsichtlich des vorspringenden Arms derart, daß der zweite Dreharm einer gleichen, winkelmäßigen Gegendrehung zu der Drehung des ersten Dreharms unterliegt, und

Ausführen einer Schweißung unter Verwendung des Schweißkopfs.