DE69719215T2 - Anlage zum aneinanderfügen und schweissen von zwei werkstücken mittels eines hochdichten energiestrahles - Google Patents

Anlage zum aneinanderfügen und schweissen von zwei werkstücken mittels eines hochdichten energiestrahles Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Blechstücken ausgehend von zwei oder mehreren Elementen, wobei man diese durch Aneinanderschweißen Rand an Rand unter Verwendung eines Strahlenbündels hoher Energiedichte verbindet.
  • Beispielsweise in der Automobilindustrie werden verschiedene Karosserieteile mit Hilfe dieser Technik realisiert. Die dazu vorgesehenen Vorrichtungen oder Anlagen können in zwei Kategorien unterteilt werden. Im ersten Fall bewegen zwei parallele Transportelemente jedes Stück eines Paares von miteinander zu verbindenden Stücken synchron, indem diese einander schrittweise angenähert werden, um sie unter Druck aneinander anzulegen und sie auf diese Weise aneinander zu halten. Ein feststehender Laserstrahl wird auf die gemeinsame Ebene der vorbeihaufenden Stücke gerichtet und ermöglicht so das Schweißen. Im zweiten Fall werden die Teile je zwischen zwei Spannbacken gespannt, und die Spannbakkenpaare werden sodann einander angenähert, um die Stücke Rand-an-Rand aneinander anzulegen und sie unter Druck aneinander zu halten. Nun wird ein Laserstrahl entlang der gemeinsamen Ebene der Stücke bewegt, um diese miteinander zu verschweißen.
  • Die Vorrichtungen beider Kategorien sind im allgemeinen recht groß und nehmen sehr viel Platz ein, da die Kräfte, die zum Zusammenführen und Aneinanderhalten unter Druck eingesetzten Kräfte beträchtlich sind. Ferner sind diese Vorrichtungen auf eine bestimmte Formgebung der Stücke ausgerichtet, wodurch die Produktion keinerlei Flexibilität zuläßt.
  • Die Flexibilität einer Arbeitsstation ist jedoch insbesondere in der Automobilindustrie eine unabdingbare Voraussetzung für die Optimierung der Fertigungsstraßen, die bei möglichst geringem Werkzeugaustausch und geringen unproduktiven Zeiten eine möglichst große Anzahl an Werkstücken aufnehmen müssen.
  • Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem im Bezug auf das Aneinanderfügen von Teilen durch Laserschweißen mit Hilfe einer Schweißanlage, die derart ausgebildet ist, daß ein schnelles Umstellen des Schweißprogramms möglich ist.
  • Somit ist eine erfindungsgemäße Anlage zum Rand-an-Rand-Schweißen mindestens zweier blattartiger metallener Teile unter Verwendung eines Laserstrahls und allgemeiner unter Verwendung eines Strahlenbündels hoher Energiedichte (beispielsweise ein Elektronenstrahl), umfassend ein ortsfestes Hauptgestell, das ein Bezugssystem festlegt, einen relativ zu diesem ortsfesten Hauptgestell verschiebbaren Träger für einen Emitter des Strahlenbündels und Mittel zum Aufspannen der Teile, die mit einem Ankopplungsdruck in dem Bezugssystem aneinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell zum Aufspannen eine Struktur mit Mitteln zum Referenzieren im allgemeinen Bezugssystem des Gestells umfaßt, sowie einen Tisch, der mit unabhängigen Aufspannelementen versehen ist, wobei die Anordnung dieser Elemente auf die Geometrie der aneinanderzufügenden Teile ausgerichtet wird und der Tisch relativ zu der Struktur zwischen einer ersten Position, in welcher der Tisch unabhängig von der Struktur ist, und einer zweiten Position beweglich ist, in welcher der Tisch mit der Struktur verbunden ist und daher in dem Bezugssystem des Hauptgestells referenziert ist. Unter dem Emitter des Strahlenbündels ist der Endabschnitt der Produktionsanlage und der Vorrichtung zum Lenken des Strahls zu verstehen, aus welchem der Strahl austritt, um das zu behandelnde Teil zu erreichen. Dieser Abschnitt ist im allgemeinen ein Element, das ein Spiegelpaar sowie Fokussierungselemente trägt.
  • Somit ist das erfindungsgemäße Gestell zum Einspannen der miteinander durch Schweißen zu verbindenden Stücke nicht mehr wie bei den bereits bestehenden Anlagen entweder ortsfest unter einem beweglichen Schweißkopf angeordnet oder in Form von parallelen Transportelementen ausgebildet, die mit Mitteln ausgestattet sind, um die Stücke unter dem Schweißkopf synchron zu bewegen und sie mit einer beträchtlichen Kraft aneinander zu drücken. Im Gegensatz hierzu ist die Energie, die aufzubringen ist, um die Stücke wie im Stand der Technik vorgeschlagen durch Ankoppeln aufzuspannen, in dem Tisch integriert und es bedarf keines weiteren Zuführens von außen her oder keiner äußeren Anschlüsse mehr.
  • Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, daß eine Anlage zur Verfügung gestellt wird, die über Mittel verfügt, die für alle zu behandelnden Teile gemeinsam sind, sowie über Mittel, die sich speziell für gewisse Teile eignen und sich dank einer Art für alle speziellen Mittel identische Schnittstelle an die gemeinsamen Mittel anpassen. Auf diese Weise ist eine sehr flexible Verwendung der Anlage erzielt, welche unterschiedliche Teile aufnehmen kann, wobei sich die Anpassun gen, welche vorzunehmen sind, um verschiedene Stücke nacheinander durchlaufen zu lassen, darauf beschränken, daß die Steuerung der relativen Bewegungen zwischen dem Gestell zum Tragen des Laserstrahls und dem Aufspanngestell verändert wird.
  • Es sind zwei Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen. In der einen Ausführungsform ist der von Aufspannelementen gebildete Tisch von den Handhabungsmitteln, die nötig sind, um der Schweißstation Teile zuzuführen und um bereits geschweißte Teile abzugeben, getrennt. In der anderen Ausführungsform bildet der Tisch Mittel zum Handhaben der zu schweißenden und der bereits geschweißten Teile. Der Vorteil der ersten Variante besteht darin, daß sich die Bewegung des Tischs auf den Wechsel zwischen einer Teile-Aufnahmeposition und einer Teile-Bearbeitungsposition beschränkt, in der er zu dem Hauptgestell referenziert wird, während die Aufspannelemente aktiviert sind. Der Vorteil der zweiten Variante ist darin zu sehen, daß das Aufspannen außerhalb des Schweißbereichs stattfindet und somit außerhalb des gefährlichen Wirkungsbereichs des Lasers, was ermöglicht, daß eine Bedienperson eingreifen kann, um die Vorrichtung zu be- oder entladen, wodurch auf robotergestützte Mittel verzichtet werden kann. Ebenso ist anzumerken, daß in diesem Fall das Aufspannen und Ankoppeln zugleich mit dem Beladungs- und Fördervorgang durchgeführt werden kann, was eine erhöhte Produktionsrate zur Folge hat.
  • In beiden Fällen ist es möglich, verschiedene Ausgestaltungen der Anlage vorzusehen, die es ermöglichen, die Aufstellung am Boden zu verbessern und die Anlage an die besondere Einrichtung der Werkstätte anzupassen sowie an die Handhabungsmittel, die zwischen den unterschiedlichen Produktionseinheiten der Teile, wie beispielsweise der Karosserie eines Fahrzeugs, vorhanden sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung.
  • Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage in einer schematischen Draufsicht,
  • 2 eine schematische Vorderansicht des mittleren Abschnitts der Anlage der 1 vor einem Schweißvorgang,
  • 3 die gleiche schematische Ansicht wie in 2 des mittleren Ab schnitts, in dem das Schweißen stattfindet,
  • 4 eine Ausführungsvariante einer Anlage entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung, dargestellt anhand einer schematischen Draufsicht dieser Anlage,
  • 5 eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage.
  • Bei der in den 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Anlage ein Hauptgestell, das hier aus einem feststehenden Portalrahmen 1 sowie aus Schienen 2 besteht, die ebenso beispielsweise an einem Boden 3 befestigt sind. Die Brücke 1 nimmt einen in eine zu den Schienen 2 querverlaufende Richtung verschiebbaren Träger 4 für den Emitter eines Strahls hoher Energiedichte 5 (Laser) auf.
  • Ein Gestell zum Aufspannen der zu schweißenden Teile umfaßt eine Struktur 6, die mit dem Hauptgestell verbunden ist (hier auf zwei Schienen 2 bewegbar), und einen Tisch 7 zum Tragen der unabhängigen Aufspannelemente 8. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Struktur 6 tatsächlich von einem Rahmen 9 gebildet, der den Abstand zwischen Emitter 5 des Laserstrahls und den aneinandergefügten Teilen definiert, wobei der Rahmen 9 steuerbar und präzise entlang den Schienen 2 unter der Brücke 1 verstellt werden kann. Der Aufspannntisch 7, der die Aufspannelemente 8 trägt, wird wiederum von der vertikal zu einer an sich bekannten Hubvorrichtung beweglichen Platte 10 getragen. In 2 ist die Platte 10 in der unteren Position dargestellt, während sie in 3 in der oberen Position zu sehen ist, d.h. in einer Höhe, in der sich die von den Elementen 8 definierte Aufspannebene in dem nötigen Abstand von dem Laseremitter 5 befindet.
  • Die dargestellte Anlage umfaßt einen Förderer 11, der sich parallel zu den Schienen 2 erstreckt und auf einer Höhe angeordnet ist, die zwischen der oberen und der unteren Position der Hubplatte 10 liegt. Der Förderer verläuft durch die mit dem Hauptgestell verbundene Struktur 6 und unter dem Rahmen 9 hindurch, wel cher den oberen Abschnitt dieser Struktur bildet. Auf dem Förderer können Paletten 12 von einer Ladestation 13 zu einer Entladestation 14 verschoben werden.
  • Handhabungsmittel 15 und 16, wie beispielsweise Roboter, stellen das Entladen und Beladen der Paletten 12 sicher. Beispielsweise der Roboter 15 entnimmt dem entsprechenden Stapel 17, 18 zwei miteinander zu verbindende Teile, um sie auf der in der Ladestation 13 vorhandenen Palette zu positionieren. Der Roboter 16 hingegen nimmt die verschweißten Teile, die sich auf einer in der Entladestation 14 vorhandenen Palette befinden, auf, um sie auf einem Stapel zu plazieren, der auf einem Abtransportträger 19 angeordnet ist.
  • Wenn eine Palette 12, welche zwei Rand an Rand miteinander zu verschweißende Stücke 20 und 21 trägt, auf dem Förderer 11 in den Bereich der Schweißstation gelangt, wird sie in dieser Station senkrecht oberhalb des Tischs 7 angehalten, der sich, wie in 2 dargestellt, in der unteren Stellung befindet. Sodann wird das Anheben der Platte 10 angefordert, wodurch sich die Palette 12 in Richtung des Rahmens 9 bewegt. Während die Palette in Höhe des Rahmens positioniert ist, wird sie in diesem Rahmen durch Zentrierungs- und Haltemittel gehalten, die symbolisch durch die unterbrochene Linie 22 dargestellt sind. In diesem Zustand werden die mit magnetischer Wirkung arbeitenden Verriegelungselemente aktiviert, so daß die Teile 20 und 21 entlang ihrer Kontaktkanten 23 fest aneinandergespannt und gegeneinander gedrückt werden. Somit wird der Tisch 7 über die Palette 12 und die von dieser getragenen Teile in dem Hauptgestell referenziert.
  • In den Figuren sind Joche 24 zu sehen, deren Aufgabe im Moment des Aufspannens jener entspricht, die im oben genannten Patent beschrieben ist, wenn die Teile 20 und 21 eine zu geringe Dicke aufweisen, um selbst als Element zum Schließen des Magnetkreises zum Aufspannen zu fungieren. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen diese Joche aus ferromagnetischen Platten, die oberhalb der magnetischen Aufspannelemente 8 und mittels einer Halterung 25 in dem Gestell 6 aufgehängt sind, wobei die Halterung wiederum auf ausrückbaren Vorsprüngen 25a ruht, die beispielsweise mit dem Gestell 9 verbunden sind. Wenn nun die Palette 12 mit der Hubplatte 10 angehoben wird, berühren die Teile 20 und 21 zuerst die Joche 24, welche die Verbindungsstelle 23 umgeben, die genau oberhalb der Modulelemente 8 realisiert werden soll. Im weiteren Verlauf des Anhebens wird auch die Halterung 25 von der Palette 12 bis zur in 3 dargestellten Position bewegt.
  • Wenn die in dem Rahmen in ihrer Position gehaltene Palette 12 und die Aufspannelemente aktiviert sind, wird nun die Position des Emitters 5 des Laserstrahls senkrecht zur Kontaktkante 23 eingestellt, indem die Position des Aufspanngestells 6 relativ zu dem Hauptgestell 1, in dem der Laserstrahl referenziert ist, entlang den Schienen 2 verstellt wird, woraufhin das Schweißen erfolgt. Dieses Schweißen kann durch das ebene Bewegen des Aufspanngestells in dem Hauptgestell erfolgen, wobei der Strahl feststehend ist, durch das ebene Bewegen des Strahls in dem Hauptgestell, wobei das Aufspanngestell in dem Referenzsystem des Hauptgestells feststehend gehalten ist, oder durch auf den Strahl und das Aufspanngestell verteilte Bewegungen. Zur selben Zeit senkt sich die Hubplatte 10, wodurch der Förderer 11 vollständig freigelegt wird und die Übergabe einer leeren Palette 12 von der Entladestation 14 in die Beladestation 13 ermöglicht wird. Nach dieser Übergabe wird die Hubplatte wieder angehoben, um den Aufspanntisch wieder aufzunehmen, während der Schweißvorgang abgeschlossen wird. Am Ende des Schweißvorgangs werden die magnetischen Aufspannelemente 8 deaktiviert, die Hubplatte mit den Jochen und der Halterung senkt sich wieder bis diese Halterung wieder an den Vorsprüngen, 25a anliegt, welche sie hängend halfen. Die Joche werden somit in der in 2 dargestellten Position gehalten, während die Palette auf dem Förderer 11 abgelegt wird, wenn die Hubplatte 10 wieder die gesenkte Position einnimmt. Die verschweißten Teile 20 und 21 auf der Palette 12 werden von dem Förderer 11 an die Entladestellung 14 abgeben, während die Palette 12, die in der Ladestation 13 angeordnet war, beladen wurde und an die Schweißstation übergeben wird.
  • Wenn beim Schweißen derartige Teile wie die mit 20 und 21 bezeichneten Teile eines unterschiedlichen Modells verbunden werden, wird der Werkzeugwechsel wie folgt durchgeführt. Es wird ein Leerdurchlauf durchgeführt, so daß, wenn die Hubplatte 10 in der oberen Position ist, die Entriegelung der Palette 12 relativ zu dem Rahmen 9, der diese trägt, bewirkt wird, ohne dabei die magnetische Aufspannung zu deaktivieren. Die Hubplatte 10 beginnt sich zu senken, während die Haltevorsprünge 25a der Halterung 25 bleiben oder eingezogen werden. Im Bereich des Förderers 11 wird die Palette angehalten, wo sie einerseits mit den Jochen und der zugehörigen Halterung und andererseits mit dem Aufspanntisch 7 mit den Elementen 8 ausgestattet verbleibt. Da der magnetische Aufspanneffekt jedoch nicht unterbrochen wurde, bilden die Palette 12, die Joche 24 und der Tisch 7 zusammen mit den Elementen 8 ein einstückig ausgebildetes Element, das von dem Förderer 11 entfernt werden kann.
  • Die Palette 12, die zur Schweißstation gelangt, trägt ebenso einen Tisch 7, der mit Modulelementen 8 ausgestattet ist, die derart angeordnet sind, daß sie einem neuen zu schweißenden Modell entsprechen, sowie mit Jochen 24 und einer entsprechenden Halterung 25, was darauf zurückzuführen ist, daß zuvor auf der Palette 12 eine Leeraufspannung durchgeführt wurde. Die Hubplatte 10 plaziert die derart ausgestattete Palette 12 in dem Rahmen 9, wobei die Haltevorsprünge für die Halterung 25 zuvor ausgerückt wurden. Sodann werden die Joche entspannt und beim Senken der Platte 10, werden die Joche hängend gehalten, da die Haltevorsprünge eingerückt wurden, während der neue Tisch 7 auf der Platte 10 liegt, wobei die neue Palette 12 wie bereits beschrieben entfernt wird. Auf diese Weise kann das Zusammenschweißen einer neuen Reihe von Stücken durchgeführt werden, wobei das dieser neuen Reihe entsprechende Werkzeug durch den vorangegangenen Arbeitsgang im Innern der Schweißstation angeordnet wurde.
  • 4 zeigt in einer Draufsicht schematisch eine. der in den vorangegangenen Figuren aufgezeigten ersten Ausführungsform entsprechende Ausführungsvariante. Bei dieser Variante umfaßt die Schweißstation einen Laserstrahlemitter 5, der von einem zweiachsigen portalartigen Träger getragen ist. Genauer umfaßt das genannte Portal einen Querträger 26, der aufgrund von Schienen 27 in einer ersten Richtung parallel zu sich selbst beweglich ist, während der Emitter von einem Schlitten 28 getragen ist, der entlang des Querträgers 26 bewegbar ist. Unter dem Portal sind zwei Tische 29 und 30 seitlich aneinander anliegend angeordnet und umfassen Aufspannelemente, die der Art sind wie die von dem Tisch 7 getragenen Aufspannelemente 8 der vorhergehenden Figuren. Jeder Tisch wird ortsfest, dabei jedoch auswechselbar in einer Position gehalten, die gegenüber den Schienen 27 referenziert ist. Der Tisch 29 ist mit einem Roboter 31 ausgestattet, wohingegen der Tisch 30 über einen Roboter 32 verfügt. Die Roboter können einem entsprechenden Stapel 33 und 34 die zwei miteinander zu verschweißenden Teile entnehmen, die in dem Stapel Seiten an Seite angeordnet lagen. Der Roboter kann diese nun auf den jeweiligen Aufspanntisch 29 und 30 legen, wenn die Brücke 26 von diesem entfernt wurde. Die Roboter sind derart vorgesehen, daß sie, sobald die Teile verschweißt sind, diese von den Tischen 29 und 30 abnehmen, wobei das Entfernen so vorgenommen wird, daß die Teile auf einem entsprechenden Abtransportträger 35 und 36 abgelegt werden.
  • Wenn aufgrund der Dicke der zu verschweißenden Bleche Magnetjoche erforderlich sind, ist das Greifelement jedes Roboters mit Mitteln zum Lagern und Halten dieser Joche ausgestattet. Genauer gesagt wird das Greifelement jedes Roboters, wie das mit 31 a bezeichnete Element, vor dem Anordnen des ersten . zu verschweißenden Teilepaars auf dem Tisch, z. B. Tisch 29, mit den zum magnetischen Aufspannen benötigten Jochen ausgestattet. Die Joche werden in dem Greifelement derart angeordnet, daß die Joche, wenn sie die Teile in dem Stapel 33 greifen, um sie auf dem Tisch 29 abzulegen, im Bereich der verschweißenden Kontaktbereiche liegen. Wenn die Teile auf dem Tisch 29 freigegeben werden, werden auch die Joche freigegeben. Das Aufspannen der Teile erfolgt wie in dem bereits erwähnten französischen Patent der Anmelderin und das Schweißen wird durchgeführt, indem die Bewegung des Portals 26 in dem Bezugssystem der Schienen 27 und des Tischs 29 gesteuert wird, während der Tisch 30 auf die gleiche Weise von dem Roboter 32 beladen wird. Sobald das Verschweißen, das im Bereich des Tisches 29 erfolgt, beendet ist, wird das Portal 26 entfernt und die Teile werden ausgespannt. Der Roboter 31 nimmt nun das verschweißte Teil sowie die Joche auf, welche die erzielte Verbindung umgeben. Das verschweißte Teil wird auf dem Abtransportträger 35 abgelegt, während die Joche, die mit den neuen Teilen auf dem Abschnitt auf dem Aufspanntisch 29 abgelegt werden, in dem Greifelement 31a verbleiben. Das eben beschriebene Entladen und Laden findet während dem Schweißen der aufgespannten Teile auf dem Tisch 30 statt. So wird ermöglicht, die Schweißstation möglichst effizient zu nutzen.
  • Die in 5 dargestellte Anlage zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Hauptgestell einen Trägerbalken 40 umfaßt, der eine beispielsweise von Schienen gebildete Führungsstruktur 31 überspannt und an dessen Unterseite ein den Laserstrahlemitter 43 tragender Schlitten 42 verschiebbar gelagert ist. Ein Aufspanntisch 44 in Form einer Palette kann entlang Schienen 41 von einer Ladestation, die an dem einen Ende der Schienen, wie in 5 dargestellt, angeordnet ist, bis unter den Trägerbalken 40 bewegt werden. Der Tisch 44 trägt magnetische Aufspannmittel 8, die den Mitteln des genannten französischen Patents entsprechen. Die Anlage verfügt ebenso über eine Vorrichtung 45 zum Zuführen der durch Rand-an-Rand-Schweißen zu verbindenden Teile 46 und 47 sowie einen Träger 48 zum Abtransport der verschweißten Teile. Ein Roboter 49 ermöglicht die Übergabe jedes Teils 46 und 47 von der Vorrichtung 45 an die Ladestation, an der sich der Tisch 44 befindet, während ein Roboter 50 das Abnehmen der verschweißten Teile von dem Tisch 44 ermöglicht, wenn dieser sich in seiner Lade-/Entladestation befindet, um sie auf den Abtransportträger 48 zu legen. Ein zweiter Träger 51 ist dazu vorgesehen, fehlerhafte Teile aufzunehmen und ist mit dem Roboter 50 ausgestattet.
  • Der Grundzyklus dieser Anlage ist wie folgt: Mit Hilfe eines Roboters 49 werden . die Teile 46 und 47 Seite an Seite auf dem Aufspanntisch 44 abgelegt. Mit Hilfe des Roboters 50 werden die Joche, die zum magnetischen Aufspannen beitragen, auf den derart angeordneten Teilen angelegt, wobei das Anordnen der Joche, deren Entfernung und Lagerung von einem mit dem Tisch 44 integrierten mechanischen System 52 sichergestellt werden kann. Dieses einfache System kann aus einem schwenkbaren Ausleger bestehen, der mit einer vertikal beweglichen Platte versehen ist und mit Mitteln zum Greifen der Joche ausgestattet ist. Sodann werden nun die Teile in dem Referenzsystem der Palette referenziert und das Laden der zu verschweißenden Teile wird nach und nach progressiv aktiviert, wobei die Aufspannmittel 8 den Halt der Teile 46 und 47 auf dem Tisch 44 sowie deren Zusammenkoppeln unter Druck sicherstellen. Der Tisch 44 wird in Richtung Trägerbalken 40 bewegt. Es ist anzumerken, daß während dieser Bewegung bestimmte Aufspannvorgänge durchgeführt werden können. Die Schweißstation umfaßt direkte oder indirekte Mitteln zum Erfassen der relativen Position der zu verschweißenden Verbindungsstellen zu dem Laserstrahlemitter 43, der in Abhängigkeit davon die Justierung dieser relativen Position steuert, indem die Position des Tischs 44 unter dem Trägerbalken 40 vor dem Schweißvorgang verändert wird. In diesem Fall wird der Tisch 44 in dem Bezugssystem des Strahls und somit des Hauptgestells der Anlage referenziert. Auch hier können die relativen Bewegungen zwischen dem Strahl und den Stücken unterschiedlich durchgeführt werden.
  • Nachdem der Schweißvorgang durchgeführt wurde, wird der Tisch wieder zur Lade-/Entladestation am Ende der Schienen 41 geführt. Die Aufspannelemente 8 werden deaktiviert und über den Roboter 50 werden die beiden verbundenen Teile sowie die auf diesen angeordneten Joche aufgenommen. Das Greifelement 50a des Roboters ist derart ausgebildet, daß die verschweißten Teile auf dem Abtransportträger 48 beispielsweise in Stapeln abgelegt werden können, während die Joche von dem Greifelement gehalten werden. Hierauf folgt nun ein erneutes Laden von Teilen 46 und 47 und das oben beschriebene Anordnen der Joche.
  • Wenn die Art der zu verschweißenden Teile geändert werden soll, dann reicht es aus, das Greifelement 50a des Roboters 50 auszuwechseln, um die neuen Teile und die zu den neuen zu verschweißenden Teilen passenden Joche anzuordnen.
  • Der Aufbau dieser Anlage weist mehrere Vorteile auf. Als erstes kann eine vereinfachte Ausführung vorgesehen werden, bei der die Roboter 49 und 50 weggelassen werden und das Laden/Entladen der Stücke und der Joche manuell ausgeführt wird. Denn schließlich liegt der Bereich, in dem sich die Lade/Entladestation befindet, außerhalb der Schweißstation und somit außerhalb des . gefährlichen Bereichs der Laserstrahlung. Es ist ebenso möglich, die dargestellte Anlage zweifach auszuführen, um so die Zeit des Einsatzes der Schweißstation zu erhöhen, indem die Schienen 41 verlängert werden, um eine zweite zur dargestellten symmetrische Lade-/Entladestation zu schaffen, die mit Robotern verbunden ist sowie mit Vorrichtungen zum Zuführen und zum Abtransportieren der Teile. Auf diese Weise kann das Entladen und Vorbereiten eines Aufspanntisches fortgesetzt werden, während die von dem anderen Aufspanntisch getragenen Teile verschweißt werden.

Claims (10)

  1. Anlage zum Aneinanderfügen von zwei metallenen Teilen durch. Schweißen mit einem Strahlenbündel hoher Energiedichte, umfassend ein ortsfestes. Hauptgestell (1, 2; 27; 40, 41), das ein Bezugssystem festlegt, einen relativ zu diesem ortsfesten Hauptgestell verschiebbaren Träger (4; 26, 28; 42) für einen Emitter des Strahlenbündels und Mittel zum Aufspannen der Teile, die mit einem Ankopplungsdruck in dem Bezugssystem aneinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufspannen einen Tisch (7, 29, 30, 44) einschließen, der mit unabhängigen Aufspannelementen (8) versehen ist, wobei die Anordnung dieser Elemente auf die Geometrie der aneinanderzufügenden Teile ausgerichtet wird, sowie Mittel zum Referenzieren des Tisches in dem Bezugssystem des Hauptgestells, wobei der Tisch (7, 29, 30, 44) und diese Mittel zum Referenzieren relativ zueinander zwischen mindestens einer ersten Position, in welcher der Tisch unabhängig von diesen Mittel und daher außerhalb des Bezugssystems ist, und einer zweiten Position beweglich ist, in welcher der Tisch mit diesen Mitteln verbunden und daher in dem Bezugssystem des Hauptgestells referenziert ist.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Verstellen des Tisches (7) enthält, umfassend eine Hubplatte (10), die in dem Bezugssystem des Hauptgestells angeordnet ist und senkrecht oberhalb der sich die oben genannten Mittel (6, 9) zum Referenzieren befinden.
  3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Referenzieren des Tisches mindestens einen Freiheitsgrad relativ zu dem Hauptgestell haben.
  4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannelemente (8) magnetisch sind, wobei Dauermagneten eingesetzt werden, die durch Ändern der Ausrichtung in einem Magnetkreis aktiviert und deaktiviert werden, wobei dieser Magnetkreis Joche (24) umfaßt, die. gegenüber der Hubplatte (10) angeordnet sind und in dem Hauptgestell durch Befesti gungsmittel gehalten werden, die inaktiviert werden, wenn die Dauermagneten aktiviert werden.
  5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Förderer (11) für Transportpaletten (12) zum Transport des Aufspanntisches während des Zuführens und des Abtransportierens desselben hat.
  6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspanntisch (29, 30) zwischen jedem Schweißvorgang einer gleichen Art von Teilen in dem Hauptgestell (27) ortsfest ist und daß das Gestell (26) zum Tragen des Strahlenbündels (5) für jeden Schweißvorgang in dem Hauptgestell referenziert wird, wobei der Tisch (29, 30) einen Träger zum Beladen/Entladen der von einem Handhabungsroboter (31, 32) zugeführten Teile bildet.
  7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Spannjoche einsetzt, die mit dem Aufspanntisch (29, 30) verbunden sind, wobei der Roboter (31, 32) die Übertragung der Joche zwischen den abtransportierten, verschweißten Teilen, und den auf dem Aufspanntisch (29, 3D) angeordneten, zu schweißenden Teilen sicherstellt.
  8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspanntisch (44) in Form einer Förderpalette zum Fördern von aneinanderzufügenden Teilen bzw. verschweißten Teilen zwischen einer Lade-/Entladestation und einer Schweißstation vorliegt.
  9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Spannjoche verwendet, die mit dem Aufspanntisch (44) verbunden sind, und daß sie mindestens einen Handhabungsroboter (50) zur Handhabung von zu entladenden Teilen zwischen der Lade-/Entladestation und einem zum Abtrans-port bestimmten Träger (48) hat, wobei dieser Roboter die Übertragung der Magnetjoche zwischen den verschweißten Teilen und den auf dem Aufspanntisch (44) angeordneten, zu schweißenden Teilen sicherstellt.
  10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Spannjoche einsetzt, die mit dem Aufspanntisch verbunden sind, wobei die Palette (44) integrierte mechanische Mittel (52) zur Positionierung und Handhabung der Joche hat.
DE69719215T 1996-12-27 1997-12-19 Anlage zum aneinanderfügen und schweissen von zwei werkstücken mittels eines hochdichten energiestrahles Expired - Lifetime DE69719215T2 (de)

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DE69719215D1 DE69719215D1 (de) 2003-03-27
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