-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen der Köpfe von
Schweißrobotern.
-
Schweißroboter werden allgemein innerhalb von Industriewerkstätten verwendet. Dies betrifft
insbesondere das MIG-Schweißen und das MAG-Schweißen. Ein Schweißroboter wird
programmiert, um einem bestimmten Muster von Bewegungen zu folgen, das heißt der
Roboterkopf ist so angeordnet, daß er einem vorgegebenen Muster von Bewegungen folgt.
Ein durch den Roboter zu schweißendes Werkstück wird genau in Beziehung zu dem Roboter
positioniert, so daß das Werkstück in einer vorbestimmten Position in bezug auf den Roboter
angeordnet ist. Wenn sich der Roboterkopf über das vorbestimmte Bewegungsmuster bewegt,
bewegt er sich in einer vorbestimmten Weise in Beziehung auf das Werkstück.
-
Bei Schweißvorgängen trägt der Roboterkopf einen Schweißkopf. Der Roboter ist somit in
der Lage, den Schweißkopf an diejenigen Stellen und längs derjenigen Kanten oder
entsprechenden Oberflächen zu bewegen, wo das Schweißen durchgeführt werden soll.
-
Ein Schweißkopf weist ein Gasgehäuse auf, das einen zentralen Durchgang für das Zuführen
von Schweißgas aufweist. Das Gas ist ein inertes Gas und wird auf die Schweißstelle zu
ausgetrieben, um eine Oxidation der Schmelze und auch eine Oxidation derjenigen Teile des
Werkstücks zu verhindern, die während des Schweißvorgangs auf hohe Temperaturen erhitzt
werden.
-
Der Durchgang des Gasgehäuses hat eine trichterförmige Öffnung. Eine elektrische
Kontaktdüse ist in dem Durchgang des Gasgehäuses vorgesehen und hat einen zentralen Kanal, durch
welchen ein Schweißstab zu der Schweißstelle hin vorwärts geführt wird. Das vordere Ende
der Düse endet kurz vor der Mündung der Öffnung des Gasgehäuses und ist konzentrisch
damit. Die Düse ist mit einem Anschluß der Spannungsquelle der Schweißeinheit verbunden,
und das Werkstück ist mit dem anderen Anschluß dieser Quelle verbunden.
-
Spritzer von Schweißmaterial und Schlacke, das sogenannte Schweißsprühen, treten während
eines Schweißvorgangs auf, wobei diese Spritzer an dem Schweißkopf landen und damit in
einem großen Maße an den Kantenoberflächen, die die Öffnung des Gasgehäuses bilden,
wobei diese Kantenoberflächen während eines Schweißvorgangs dicht zu den Werkstücken
liegen. Diese Spritzer resultieren in dem Aufbau von Ringen von Material um die Öffnung an
dem Schweißkopf herum und in dieser. Der Schweißkopf und die Düse werden auch durch
die bei dem Schweißvorgang erzeugten Rauchgase verrußt.
-
Die Ringe der Schweißspritzer, die sich an dem Schweißkopf und den genannten
Kantenoberflächen aufbauen, sind elektrisch leitend und haben ein Überspringen von Funken zwischen
den Ringen und den Werkstücken zur Folge, während beabsichtigt ist, daß das Überspringen
von Funken zwischen der Schweißelektrode und den Werkstücken stattfindet. Dies hat
Unterbrechungen beim Schweißen zur Folge. Der Ring kann auch verhindern, daß genügend
Gas durch das Gasgehäuse hindurch an die Schweißstelle geliefert wird, was eine schlechte
Schweißqualität zur Folge hat.
-
Der vorgenannte Ring wird typischerweise innerhalb von fünf bis zehn Minuten zu einer
unannehmbaren Größe aufgebaut, was bedeutet, daß das Gasgehäuse relativ oft gereinigt
werden muß.
-
Gegenwärtig wird das Gasgehäuse gereinigt, indem die Öffnung des Gasgehäuses auf ein
Fräswerkzeug gebracht und der Ring mechanisch weggefräst wird. Der Ring sitzt oft sehr fest
an dem Gasgehäuse, und das Entfernen des Rings hat zur Folge, daß Material von dem
Gasgehäuse entfernt wird, weil sich der Ring von dem Gehäuse löst und in Berührung mit
dem Gehäuse durch das Fräswerkzeug herumgewirbelt wird, wodurch ein Verschleiß an dem
Gehäuse verursacht wird. Die Aufgabe des Entfernens des Rings mit Hilfe anderer
handbetätigter Werkzeuge, wie beispielsweise Schneidzangen, ist ebenfalls zeitaufwendig. Das Innere
des Gasgehäuses und die elektrische Kontaktdüse werden mit Hilfe von komprimierter Luft
gereinigt, obwohl das Ergebnis nicht immer zufriedenstellend ist.
-
Die Schweißeinrichtung kann auch wassergekühlte Gasgehäuse aufweisen, die mit inneren
Kühlkanälen versehen sind. Ein wiederholtes Reinigen der Gasgehäuse unter damit
einhergehender Entfernung von Material von diesen kann das Entfernen von so viel Material zur
Folge haben, daß die Kühlkanäle geöffnet werden, so daß das dort hindurchgeleitete Wasser
heraussprüht. Dies hat Unterbrechungen im Schweißvorgang zur Folge.
-
Im Hinblick auf die Tatsache, daß Gasgehäuse relativ teuer sind und daß die Gehäuse sehr oft
gereinigt werden müssen, ist es sehr erwünscht, daß die Gehäuse auf eine Weise gereinigt
werden, die gegenüber den Gehäusen weniger aggressiv ist und die es ermöglicht, die
Gehäuse sehr viel schneller zu reinigen. Es ist auch erwünscht, daß man die Innenseite des
Gasgehäuses und die elektrische Kontaktdüse schnell und einfach reinigen kann.
-
DE-B-10 64 779 offenbart eine Vorrichtung zum Reinigen von Gegenständen, einschließlich
eines offenen Gefäßes, mit dem ein Ultraschall-Generator verbunden ist, der so funktioniert,
daß er Ultraschallwellen in einer Flüssigkeit erzeugt, die in dem Gefäß enthalten ist, wobei in
dem Gefäß eine drehbare Vorrichtung angebracht ist, die unterhalb der oberen Oberfläche der
Flüssigkeit angeordnet ist. Die zu reinigenden Gegenstände werden an der drehbaren
Vorrichtung montiert und werden Impulsen der Ultraschallenergie unterworfen.
-
Die vorliegende Erfindung befriedigt die oben erwähnten Erfordernisse und schafft eine
Vorrichtung zum Reinigen des Gasgehäuses und der elektrischen Kontaktdüse schnell und mit
viel geringerem Verschleiß an dem Gehäuse in der Nachbarschaft seiner Öffnung, als es bei
herkömmlichen Reinigungsvorgängen der Fall war.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zum Reinigen der Köpfe
von elektrischen Schweißrobotern, wie sie durch den Anspruch 1 definiert ist.
-
Die Erfindung wird nun mehr im Einzelnen beschrieben, teilweise unter Bezugnahme auf
Ausführungsbeispiele der Erfindung und auch unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen:
-
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
-
Fig. 2 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung von oben;
-
Fig. 3 veranschaulicht schematisch ein Gasgehäuse und eine zugehörige elektrische
Kontaktdüse, wobei das Gehäuse im Schnitt gezeigt ist;
-
Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt ein zu der
Vorrichtung gehörendes Gefäß im Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2;
-
Fig. 5a, 5b, 5c veranschaulichen verschiedene Werkzeuge; und
-
Fig. 6 veranschaulicht eine Drehvorrichtung.
-
Die Fig. 1, 2 und 4 veranschaulichen eine Vorrichtung zum Reinigen der Köpfe von
elektrischen Schweißrobotern, wobei die Köpfe ein Gasgehäuse und eine elektrische Kontaktdüse
aufweisen.
-
Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung ein offenes Gefäß 1 auf, mit dem einer oder
mehrere Ultraschall-Generatoren 2, 3 verbunden sind, um Ultraschallwellen in einer
Flüssigkeit 4 zu erzeugen, die sich in dem Gefäß 1 befindet. Die Ultraschall-Generatoren sind von
herkömmlicher Art und in bekannter Weise von der Art, die zum Erzeugen von
Ultraschallwellen in einer Flüssigkeit für Reinigungszwecke verwendet wird. Das Gefäß 1 ist
vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt. Gemäß der Erfindung ist in dem Gefäß eine drehbare
Vorrichtung angebracht, die sich unterhalb des Niveaus der oberen Oberfläche der Flüssigkeit
befindet. Dieses Oberflächenniveau ist in Fig. 4 durch die wellenartige Linie 5 gezeigt.
-
Die drehbare Vorrichtung funktioniert so, daß sie die Moden bewegt, das heißt stehende
Wellen werden in der Flüssigkeit gestört. Es wurde gefunden, daß dies eine bemerkenswert
verbesserte Reinigungswirkung schafft.
-
Gemäß der Erfindung ist das Gefäß 1 von konischer Gestalt, wobei der Scheitel 6 des Konus
nach unten weist. Die äußere Manteloberfläche des Konus ist mit einer Vielzahl von flachen
Seitenstücken 7 bis 12 versehen. Ein Ultraschall-Generator 2, 3 ist an jeder von drei oder
mehreren der flachen Seitenstücke 7 bis 12 angebracht, um Ultraschallwellen in der Flüssig
keit zu erzeugen.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gefäß 1 sechs Seitenstücke auf,
wobei ein Ultraschall-Generator an jedem zweiten Seitenstück angeordnet ist, das heißt es
handelt sich um ein Ausführungsbeispiel, das insgesamt drei Generatoren aufweist.
-
Die Seitenflächen bilden einen Winkel v mit einer Ebene, die sich senkrecht zu der
Längsachse 13 des Gefäßes erstreckt, und die Ultraschall-Generatoren sind an entsprechenden
Seitenflächen so angeordnet, daß die jeweiligen Normalen 14, 15 der Seitenflächen, die von
entsprechenden Ultraschallgeneratoren ausgehen, mit einem Punkt 16 auf der Längsachse des
Gefäßes 1 unterhalb der Oberfläche 5 der Flüssigkeit zusammentreffen. Als Ergebnis findet
eine starke Interferenz zwischen den Ultraschallwellen an dem Punkt 16 statt.
-
Eine Welle 17 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch 16' in dem Boden des Gefäßes 1 und
trägt eine Befestigungsvorrichtung 18 für ein Werkzeug an ihrem in dem Gefäß befindlichen
Ende. Ein elektrischer Motor 48, der die Welle 17 antreibt, ist mit dem anderen Ende der
Welle gekuppelt.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Welle 17 mit einer Geschwindigkeit
von 50 bis 500 U/min gedreht, vorzugsweise mit etwa 180 U/min.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Befestigungsvorrichtung 18 für das
Werkzeug die Form einer Platte 19, die unter rechten Winkeln zu der Welle 17 angeordnet ist
und deren Oberseite 20 mit Einrichtungen zur Werkzeugmontage versehen ist.
-
Die Befestigungsvorrichtung 18 für das Werkzeug ist vorzugsweise lösbar an der Welle 17
befestigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat der obere Teil 21 der Welle 17 zum Beispiel
eine quadratische Querschnittsgestalt. In diesem Fall weist die Befestigungsvorrichtung eine
Hülse 22 auf, die nach unten von der Platte 19 vorragt und die ein inneres Loch von
entsprechendem Querschnitt hat. Wenn die Hülse 22 auf den oberen Teil 21 der Welle aufgesetzt
ist, sind die beiden Teile zur Drehung des Werkzeugs in Eingriff miteinander.
-
Das Werkzeug besteht aus einer oder mehreren Bürsten und/oder einem Fräswerkzeug.
Beispiele solcher Werkzeuge sind in den Fig. 5a bis 5c gezeigt.
-
Fig. 5a zeigt eine Stahldrahtbürste 23, die an einer Grundplatte 24 befestigt ist.
-
Fig. 5b zeigt ein Fräswerkzeug 25, das nach oben vorragende Schneidkanten 26 hat. Die
Außenseite der Schneidkanten ist dazu bestimmt, an der Innenseite eines Rings von
Schweißsprühung benachbart zu der Öffnung eines Gasgehäuses anzuliegen. Das Fräswerkzeug ist an
einer Grundplatte 27 montiert. Das Fräswerkzeug kann eine Form haben, die der Form
entspricht, die typischerweise verwendet wird, um Ringe von Schweißsprühung durch
Reinigen zu entfernen.
-
Fig. 5c zeigt ein anderes Schneidwerkzeug 28, das eine nach oben abgerundete Schneidkante
29 hat, die dazu bestimmt ist, an dem Ring der Schweißsprühung in der gleichen Weise wie
das Fräswerkzeug anzuliegen. Dieses Schneidwerkzeug ist auf einer Grundplatte 30
angebracht.
-
Die Werkzeug-Grundplatten 24, 27, 30 werden an der Platte 20 der Befestigungsvorrichtung
für das Werkzeug in einer Weise befestigt, die eine Verdrehung der Grundplatten an dieser
Platte verhindert. Zum Beispiel kann die Platte 20 mit einer Anzahl von nach oben
vorragenden Laschen 31 bis 33 versehen sein, die in entsprechenden Löchern 34 bis 36 in den
Grundplatten 24, 27, 30 aufgenommen werden. Wenn somit ein Werkzeug an der
Befestigungsvorrichtung 19 angebracht ist, dreht sich das Werkzeug, wenn sich die Welle 21 dreht.
-
Fig. 3 veranschaulicht schematisch ein herkömmliches Gasgehäuse 37, das an einem
Roboterkopf angebracht ist. Das Gehäuse weist eine Hülse 38 und eine elektrische Kontaktdüse 39
auf. Die Düse 39 ist an ein Rohr (nicht gezeigt) angeschraubt, und wenn sie befestigt ist,
nimmt sie die in Fig. 3 gezeigte Position relativ zu der Hülse 38 ein. Wie zuvor erwähnt
wurde, ist die Düse mit einem Kanal 40 versehen, in dem ein Schweißstab 41 vorwärts
bewegt wird. Wenn sich der Schweißstab verbraucht, wird der Stab nach unten in der
Richtung des Pfeiles 42 vorgeschoben. Inertes Gas fließt nach unten zwischen der Hülse 38 und
der Düse 39, wenn der Schweißvorgang stattfndet, wie es durch die Pfeile 43 angedeutet ist.
-
Wie in der Einleitung erwähnt wurde, baut das Schweißsprühen einen Materialring um die
Kanten herum auf, die die Öffnung 44 des Gasgehäuses bilden. Der untere Teil des Gehäuses
37 in der Nachbarschaft der Gehäuseöffnung ist an der Unterseite von Fig. 3 in
unterbrochenen Linien gezeigt. Ein Ring 45 der vorgenannten Art. ist in vollen Linien in einer
normalerweise auftretenden Größe gezeigt.
-
Offensichtlich stört die Anwesenheit eines solchen Rings die Strömung des Gases aus dem
Gasgehäuse. Ferner beeinflußt ein solcher Ring die Stelle, an der ein elektrischer
Funkenübergang an dem Werkstück stattfindet. Es ist daher notwendig, solche Ringe zu entfernen.
-
Die Geschwindigkeit, mit der sich ein solcher Ring aufbaut, hängt davon ab, wie gut die
Schweißparameter, wie zum Beispiel die Spannung, die Stromstärke, die
Schweißgeschwindigkeit usw., eingestellt worden sind. Es kann von wenigen Minuten bis zu einer Stunde für
den Aufbau eines solchen Rings dauern. Jedesmal, wenn sich ein Ring aufbaut, ist es
notwendig, den Ring durch Reinigen zu entfernen, um die Qualität der Schweißung nicht zu
beeinträchtigen.
-
Die vorliegende Erfindung arbeitet auf folgende Weise. Wenn ein Gasgehäuse gereinigt
werden soll, ist der Roboter so programmiert, daß er das Gehäuse in eine Stellung bewegt,
die der in unterbrochenen Linien in Fig. 4 gezeigten Stellung entspricht, so daß der vordere
Teil des Gehäuses in Kontakt mit einem Werkzeug 24, 27, 30 kommt, das zur Drehung an
der Platte 19 angebracht ist.
-
Das Niveau 5 der Flüssigkeit 4 in dem Gefäß ist ausreichend hoch, um es wenigstens dem
vorderen Teil des Gehäuses und der elektrischen Kontaktdüse zu ermöglichen, in die
Flüssigkeit eingetaucht zu werden.
-
Gemäß einem bevorzugten Beispiel ist die Flüssigkeit ein Waschmittel. Das Waschmittel kann
irgendein geeignetes Detergens sein, das für industrielle Zwecke verwendet wird. Ein Beispiel
für ein geeignetes Waschmittel ist dasjenige, das durch Leverindus, Nyköping, Schweden,
unter der Handelsbezeichnung ST 104 verkauft wird. Die Waschwirkung kann mit Hilfe von
in dem Gefäß angebrachten Tauchheizern (nicht gezeigt) verbessert werden, um so die
Flüssigkeit bei einer erhöhten Temperatur zu halten, zum Beispiel bei einer Temperatur von
60ºC.
-
Die Ultraschall-Generatoren werden in Verbindung mit dem Absenken des Gasgehäuses in die
erfindungsgemäße Vorrichtung gestartet. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die
Ultraschallwellen den Ring veranlassen, sich von dem Gehäuse zu lösen, so daß der Ring
entweder abfällt oder leicht von dem Gehäuse entfernt werden kann. Der Ring sitzt anfänglich
sehr fest an dem Gehäuse, was eines der Hauptprobleme darstellt, wenn Gasgehäuse mit Hilfe
herkömmlicher Methoden gereinigt werden. Manchmal fällt der Ring einfach von dem
Gehäuse ab, wenn das Gehäuse nach unten in die erfindungsgemäße Vorrichtung abgesenkt
wird, ohne daß eine Notwendigkeit zur Verwendung eines Werkzeugs zu diesem Zweck
besteht. In dieser Beziehung wurde gefunden, daß das Vorhandensein einer drehbaren
Vorrichtung in dem Gefäß einen bedeutenden Effekt auf die Tendenz des Rings hat, sich zu
lösen, obwohl die drehbare Vorrichtung nicht in Kontakt mit dem Ring ist. Es wird
angenommen, daß der die Moden störende Effekt einer drehbaren Vorrichtung in dieser
Beziehung einen starken Einfluß ausübt.
-
Eine solche drehbare Vorrichtung ist beispielsweise in Fig. 6 in der Form einer U-förmigen
Vorrichtung 46 gezeigt, die auf einer Grundplatte 47 montiert ist. Die Grundplatte 47
entspricht den Grundplatten 24, 27, 30. Die Vorrichtung 46 ist so ausgebildet, daß sie nicht in
Berührung mit dem Gasgehäuse kommt, wenn das Gehäuse in das Gefäß abgesenkt wird.
Eine solche drehbare Vorrichtung kann als Modenrührer bezeichnet werden.
-
Es wurde beobachtet, daß die Tendenz des Rings, sich zu lösen, besonders auffällig ist, wenn
der Ring den Bereich des Punkts 16 durchläuft, und infolge dessen ist eine Konstruktion, die
einen solchen Punkt aufweist, sehr wesentlich.
-
Ein drehbares Fräswerkzeug wird verwendet, um Ringe aufzuspalten, die relativ groß sind,
womit nach dem Lösen von dem Gasgehäuse der Ring sich aufspalten und davon
herunterfallen wird. Natürlich kann das Fräswerkzeug auch verwendet werden, um Ringrückstände um
die Öffnung des Gasgehäuses herum wegzuschneiden. Das in Fig. 5c gezeigte
Schneidwerkzeug wird in einer entsprechenden Weise verwendet.
-
Eine Bürste kann verwendet werden, um den vorderen Teil des Gehäuses in einer sanfteren
Weise zu reinigen. Die Verwendung einer Bürste setzt voraus, daß der Ring von dem
Gehäuse durch die Ultraschall-Vibrationen gelöst worden ist, so daß beim Bürsten der Ring von
dem Gehäuse abfällt, ohne daß die Verwendung eines Fräs- oder Schneidwerkzeugs
notwendig ist.
-
Es wurde gefunden, daß bei Anwendung der vorliegenden Erfindung der Ring von
Schweißsprühmaterial leicht entfernt wird und daß sowohl das Gasgehäuse als auch die elektrische
Kontaktdüse sehr wirksam gereinigt werden. Ferner ist die zum Reinigen des Gehäuses und
der Düse benötigte Zeit nur etwa zehn Sekunden. Die in der Einleitung erwähnten Probleme
sind daher mittels der vorliegenden Erfindung beseitigt. Wegen der durch die Erfindung
ermöglichten kurzen Reinigungszeit kann der Roboter so programmiert werden, daß er
Reinigungsvorgänge für das Gasgehäuse in sehr kurzen Intervallen durchführt, um so den
Aufbau dicker Ringe zu verhindern. Dies ermöglicht es, das Schweißen mit Gasgehäusen
durchzuführen, die praktisch immer sauber sind, womit die durchschnittliche Schweißqualität
beträchtlich verbessert wird.
-
Obwohl die Erfindung im Vorstehenden unter Bezugnahme auf eine Anzahl von
Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß sowohl die Konstruktion des Gefäßes
als auch die Anzahl der verwendeten Ultraschall-Generatoren und die Ausbildung der
Werkzeuge durch Fachleute variiert und modifiziert werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung soll daher nicht als auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt angesehen werden, da Variationen und Modifikationen innerhalb des Rahmens der
folgenden Ansprüche vorgenommen werden können.