DE9401081U1 - Welding wire feeder for automatic welding (robot welding) - Google Patents

Welding wire feeder for automatic welding (robot welding)

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    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece

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  • Wire Processing (AREA)

Description

Beschreibung .:..*··' Description .:..*··'

Die Schweißdrahtzuführung zum automatischen Schweißen (Robotorschweißen) mit Festkö&phgr;erlaser ist eine Vorrichtung, die sowohl die Positionierung des Lasers als auch die Positionierung des zum Schweißen automatisch und kontinuierlich zuzuführenden Schweißdrahtes beherrscht, um die spezifischen Anforderungen beim Laserschweißen zu erfüllen.The welding wire feeder for automatic welding (robot welding) with solid-state laser is a device that controls both the positioning of the laser and the positioning of the welding wire to be fed automatically and continuously for welding in order to meet the specific requirements of laser welding.

Stand der Technik ist bisher das kontinuierliche genau positonierte Zuführen von Schweiß-draht beim konventionellen MIG- und WIG-Schweißen, das prinzipiell andere Anforderungen an die Schweißdrahtzuführung stellt.The current state of the art is the continuous, precisely positioned feeding of welding wire in conventional MIG and TIG welding, which fundamentally places different demands on the welding wire feed.

Die neue Lösung stellt eine komplexe Vorrichtung, die den kontinuierlich zuzuführenden Schweißdraht in alle gewünschten Richtungen und Abstände bezüglich des Fokuspunktes des Festkörperlasers genau positioniert.The new solution is a complex device that precisely positions the continuously fed welding wire in all desired directions and distances relative to the focal point of the solid-state laser.

Bei der Positionierung (Bild 4) ist es erfolderlich, einen spezifischen Abstand bzw. eine spezielle Richtung abhängig von Fertigungsbedingungen und zu verschweißenden Materialien zwischen den beiden nachfolgend genannten Punkten auf der Werkstückoberfläche zu realisieren:When positioning (Figure 4), it is necessary to achieve a specific distance or a specific direction depending on the manufacturing conditions and the materials to be welded between the two points on the workpiece surface mentioned below:

-F= Fokuspunkt des Lasers (Zentrum)-F= focus point of the laser (center)

-P= Auftreffpunkt des Schweißdrahtes auf der Werkstückoberfläche an dem das Zuschlagmateria! mit dem übrigen zu verbindenen Material verschmilzt.-P= Impact point of the welding wire on the workpiece surface at which the additive material fuses with the remaining material to be joined.

Die komplexe Positioniervorrichtung (vergl. Bild 1 bis 3) ist gemeinsam mit dem Laser (Pos.1) an der Halterung (Pos. 17) befestigt und somit mit dem Roboterarm verbunden. Die Bewegung A wird durch einen elektromotorischen Antrieb (Pos. 5), der die Bewegung A2 ausführt, erzeugt. Die erforderliche Richtungsänderung erfolgt über eine Schnecke (Pos. 6) auf einen Zahnkranz (Pos. 4) einer Drehführung. Die Bewegung der Drehführung ist die gewünschte Bewegungsänderung A1.The complex positioning device (see Figures 1 to 3) is attached to the bracket (item 17) together with the laser (item 1) and is thus connected to the robot arm. The movement A is generated by an electric motor drive (item 5), which carries out the movement A2. The required change in direction is carried out via a worm (item 6) on a gear ring (item 4) of a rotary guide. The movement of the rotary guide is the desired change in movement A1.

An der Drehführung (vergl. Bild 2) ist eine Linearführung (Pos. 7) angeflanscht (Pos. 19). Die Linearbewegung B1 wird wiederum durch einen Elektromotor (Pos. 10) über eine Hubspindel (Pos. 9) auf ein ünearführungselement (Pos. 8) übertragen, daß den Schweißdraht in Vorschubrichtung bewegt.A linear guide (item 7) is flanged (item 19) to the rotary guide (see Figure 2). The linear movement B1 is in turn transmitted by an electric motor (item 10) via a lifting spindle (item 9) to a linear guide element (item 8) that moves the welding wire in the feed direction.

Am LinearführungseJement (Pos. 8) ist ein Klemmelement (Pos. 11) befestigt (Pos. 20), welches schließlich die Schweißdrahtführung (Pos. 3) aufnimmt.A clamping element (item 11) is attached to the linear guide element (item 8) (item 20), which ultimately holds the welding wire guide (item 3).

Das Klemmelement (Pos. 11) positientertxfie Schweifedrahtführung (Pos. 3) durch das Begrenzungseiement (Pos. 15) und den geklemmten Zahnkranz (Pos. 14) stabil. Der feste Halt der Schweißdrahtführung, wird durch die Klemmschrauben (Pos. 21, 22) ermöglicht.The clamping element (item 11) holds the welding wire guide (item 3) in position using the limiting element (item 15) and the clamped gear ring (item 14). The clamping screws (items 21, 22) ensure that the welding wire guide is held securely in place.

Die Drehbewegung C1 kann realisiert werden, wenn die Klemmschrauben (Pos. 21, 22) gelöst werden und die Stellschraube (Pos. 12) mit der Schnecke (Pos. 13) bewegt wird (Bewegung C2). Diese Bewegung wird über den Zahnkranz (Pos. 14) auf die Schweißdrahtführung (Pos. 3) übertragen. Der Drahtvorschub wird wie bei konventionellen Drahtvorschubeinheiten, die außerhalb des Roboters untergebracht sind und über die Roboterarme mehrfach flexibel umgelenkt werden, realisiert.The rotary movement C1 can be realized if the clamping screws (items 21, 22) are loosened and the adjusting screw (item 12) is moved with the worm (item 13) (movement C2). This movement is transferred to the welding wire guide (item 3) via the gear ring (item 14). The wire feed is realized in the same way as with conventional wire feed units, which are housed outside the robot and are flexibly redirected several times via the robot arms.

Durch Wechseln der Drahtführungselemente (Pos. 16), die unterschiedliche Radien R in der Führung des Drahtes aufweisen, kann der in Bild 1 dargestellte Positionierwinkel D geändert werden. Der Winkel zwischen dem Schweißdraht und der Werkstückoberfläche kann somit zwischen 6° und 21° variiert werden.By changing the wire guide elements (item 16), which have different radii R in the guide of the wire, the positioning angle D shown in Figure 1 can be changed. The angle between the welding wire and the workpiece surface can thus be varied between 6° and 21°.

LEGENDE zu Bild 1 bis 4 .:I.:.·' '··'··* **LEGEND to images 1 to 4 .:I. : .·''··'··* **

Pos. 1 Festkörperlaser (Nd-YAG-Laser)Pos. 1 Solid-state laser (Nd-YAG laser)

Pos. 1 SchweißdrahtPos. 1 welding wire

Pos. 3 SchweißdrahtzuführungPos. 3 Welding wire feed

Pos. 4 Drehführung mit Zahnkranz für Positonierung APos. 4 Rotary guide with gear ring for positioning A

Pos. 5 Motor 1 (Bewegung A2)Pos. 5 Motor 1 (movement A2)

Pos. 6 Schnecke für Positionierung APos. 6 Screw for positioning A

Pos. 7 Linearführungseinheit für Posätonierung BPos. 7 Linear guide unit for positioning B

Pos. 8 Linearführungseiement mit HubspindelaufnahmePos. 8 Linear guide element with lifting spindle holder

Pos. 9 Hubspinde!Pos. 9 lifting lockers!

Pos. 10 Motor 2 (Bewegung B2)Pos. 10 Motor 2 (movement B2)

Pos. 11 Klemmelement für SchweißdrahtzuführungPos. 11 Clamping element for welding wire feed

Pos. 12 Stellschraube (Bewegung C2)Pos. 12 Adjusting screw (movement C2)

Pos. 13 Schnecke für Positonierung CPos. 13 Screw for positioning C

Pos. 14 Zahnkranz, geklemmt auf DrahtzuführungPos. 14 Gear ring, clamped on wire feed

Pos. 15 Begrenzungselement auf DrahtzuführungPos. 15 Limiting element on wire feed

Pos. 16 Drahtführungselement mit spezifischem Krümmungsradius RPos. 16 Wire guide element with specific curvature radius R

Pos. 17 Halterung am RoboterarmPos. 17 Bracket on the robot arm

Pos. 18 Klemmung für Festkörperlaser (Nd-YAG-Laser)Pos. 18 Clamp for solid-state laser (Nd-YAG laser)

Pos. 19 Aufnahme für Linearführung (Pos. 7)Pos. 19 Mounting for linear guide (Pos. 7)

Pos. 20 Aufnahme für Klemmelement an Linearführung (Pos.8)Pos. 20 Holder for clamping element on linear guide (Pos.8)

Pos. 21 Klemmschraube 1/3Pos. 21 clamping screw 1/3

Pos. 22 Klemmschraube 2Pos. 22 Clamping screw 2

Pos. 23 WerkstückoberflächePos. 23 Workpiece surface

Pos. 24 Fokuspunkt des Lasers (Zentrum)Pos. 24 Focus point of the laser (center)

Pos. 25 Auftreffpunkt P des SchweißdrahtesPos. 25 Impact point P of the welding wire

Claims (4)

Schutzansprüche .:..*··*Protection claims .:..*··* 1. Allseitige Positioniervorrichtungen eines Schweißdrahtes in Verbindung mit dem Scheißen von metallischen und nichtmetallischen Werkstücken mittels robotergeführtem bzw. eines beliebig im Raum geführten Aufnahmesystems für den Festkörperlaser,1. All-round positioning devices for a welding wire in connection with the welding of metallic and non-metallic workpieces using a robot-guided or a freely guided recording system for the solid-state laser, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die komplexe Positioniereinrichtung gemeinsam mit dem Festkörperlaser an einer Halterung befestigt und somit mit dem Roboterarm verbunden ist.that the complex positioning device is attached to a bracket together with the solid-state laser and is thus connected to the robot arm. Die Schweißdrahtzuführung zum automatischen Schweißen mit Festkörperlaser,The welding wire feed for automatic welding with solid-state laser, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß nachfolgende Bewegungen / Positionierungen elektromotorisch, von Hand bzw. durch auswecheibare Elemente realisiert werden:that the following movements/positioning are carried out by electric motor, by hand or by interchangeable elements: Die Bewegungsänderung A1, Bewegung in zwei Richtungen, d.h. Drehpunkt um den Fokuspunkt,The movement change A1, movement in two directions, i.e. pivot point around the focus point, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß eine Schnecke (Pos.6) eine Drehbewegung auf einen Zahnkranz (Pos 4) überträgt. Die Steuerung wird in die Robotersteuerung integriert und ist während des Schweißvorganges änderbar.that a worm (item 6) transfers a rotary motion to a gear ring (item 4). The control is integrated into the robot control and can be changed during the welding process. Die Bewegungsänderung B1, Bewegung in zwei Richtungen, d.h. Linearbewegung in Vorschubrichtung des Schweißdrahtes,The change in movement B1, movement in two directions, i.e. linear movement in the feed direction of the welding wire, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß an der Drehführung (Pos 4) eine Linearführung (Pos 7) angeflanscht ist. Die Bewegungsänderung wird über eine Hubspindel (Pos 9) auf ein Linearführungselement (Pos 8) bewirkt.that a linear guide (pos. 7) is flanged to the rotary guide (pos. 4). The change in movement is effected via a lifting spindle (pos. 9) on a linear guide element (pos. 8). Die Steuerung wird in die Robotersteuerung integriert und ist während des Schweißvorganges änderbar.The control is integrated into the robot control and can be changed during the welding process. Die Bewegungsänderung C-I1 Bewegung in zwei Richtungen, d.h. Linearbewegung senkrecht zur Vorschubrichtung des Schweißdrahtes, jedoch parallel zur Werkstückoberfläche,The movement change CI 1 Movement in two directions, ie linear movement perpendicular to the feed direction of the welding wire, but parallel to the workpiece surface, dadurch gekennzeichnet,.characterized,. daß ein Klemmelement am Linearführungselement befestigt ist, in dem sich die Schweißdrahtführung befindet Die Drehbewegung C1 wird über eine Schnecke (Pos 13) und über einen Zahnkranz (Pos 14) auf die Schweißdrahtführung übertragen.that a clamping element is attached to the linear guide element in which the welding wire guide is located. The rotary movement C1 is transmitted to the welding wire guide via a worm (item 13) and a gear ring (item 14). Die Positionierung D, d.h. Veränderung des Auftreffwinkels zwischen Schweißdraht und WerkstückoberflächePositioning D, i.e. change in the angle of impact between welding wire and workpiece surface dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Drahtführungselemente austauschbar sind. Die Installation der geeigneten Drahtführungselemente für den speziellen Schweißprozeß erfolgt vor dem Schweißen.that the wire guide elements are interchangeable. The installation of the appropriate wire guide elements for the specific welding process takes place before welding. 2. Positioniervorrichtungen nach Schutzanspruch 1, speziell die Bewegungen A und B,2. Positioning devices according to claim 1, especially the movements A and B, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Bewegungen durch elektromotorische Antriebe (Pos 5, Pos 10) erzeugt werden und durch Getriebeelemente wie Schnecke (Pos 6) und Hubspindel (Pos 9) in Dreh- bzw. Linearbewegung umgewandelt werden können.that the movements are generated by electric motor drives (item 5, item 10) and can be converted into rotary or linear movement by gear elements such as worm (item 6) and lifting spindle (item 9). Die Motoren können durch elektronische Steuerung gestartet bzw. gestoppt werden.The motors can be started or stopped by electronic control. 3. Positioniervomchtungen nach Schutzanspruch 1, speziell die Bewegung Schweißdrahtvorschub,3. Positioning devices according to claim 1, especially the movement welding wire feed, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Positionierung der Führung vor Beginn des Schweißvorganges von Hand vorgenommen wird. Durch drehen einer Stellschraube (Pos 12) wird die Bewegung durch Getriebeelemente auf'die Schweißdrahtführung übertragen.that the positioning of the guide is carried out by hand before the start of the welding process. By turning an adjusting screw (item 12) the movement is transferred to the welding wire guide via gear elements. • ·· 4. Positioniervorrichtung nach Schutzanspnjch'i, speziell die Positionierart D,4. Positioning device according to protective requirements, especially positioning type D, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Drahtführungselement (Pos. 16) in Abhänigkeit von den fertigungstechnischen Bedingungen und den zu schweißenden Materialien unterschiedlich ausgeführt wird. Durch Wechsel der Drahtführungselemente von Hand können unterschiedliche Winkel zwischen Schweißdraht und Werkstückoberfläche eingesellt werden. Der Winkel D kann zwischen 6° und 21° variiert werden.that the wire guide element (item 16) is designed differently depending on the production conditions and the materials to be welded. By changing the wire guide elements manually, different angles can be set between the welding wire and the workpiece surface. The angle D can be varied between 6° and 21°. Hierzu 4 Seiten Zeichnungen4 pages of drawings
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