WO2006042572A1 - Vorrichtung zur ausführung eines füge-, trenn- oder oberflächenbehanlungsverfahrens, insbesondere eines schweissverfahrens - Google Patents

Vorrichtung zur ausführung eines füge-, trenn- oder oberflächenbehanlungsverfahrens, insbesondere eines schweissverfahrens Download PDF

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Erdogan Karakas
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Erdogan Karakas
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters

Definitions

  • the invention relates to a device of the type mentioned in the preamble of claim 1 for executing a joining, separating or surface treatment process, in particular a welding process.
  • Such devices are generally known, for example, in the form of welding devices and are used, for example, to carry out arc welding processes .
  • an arc welding process is used to carry out a welding task, which consists, for example, in the manufacture of a container without exposing the arc to form a coherent weld seam that has a horizontal seam section (tub position) to which a vertically running seam section ( Rising position), then again a horizontally running seam section (overhead position) and finally again a vertically running seam section (falling position) which connects to the first horizontally running seam section
  • a person operating the welding device The worker changes the position of the welding head during the welding process relative to the workpieces to be welded. It may be desirable or necessary to adapt values of parameters of the welding process to the respective position of the welding head. For example, it is desirable to set the amperage of the welding current in the overhead position of the
  • Reduce torch to prevent liquid material from dripping down the workpieces to be welded or a welding wire may be desirable, for example, to also reduce the current strength of the welding current in the climbing position and the falling position, in order to take into account the fact that the welding head is usually relative at a lower speed in the climbing position and the falling position is moved to the workpieces to be welded than in the tray position.
  • a disadvantage of this known welding device is that the choice of the relevant welding program must be made by the worker, which in practice has resulted in the worker possibly performing all parts of a welding task with the same welding program in order to save time and convenience in order to do this Avoid switching between welding programs. Since a welding program can only ever be optimized for a part of the welding task, for example welding in the tub position, in practice this leads to the quality of the weld seam being compared to a weld seam that is used of the optimized one Welding program for each seam section has been formed, has deteriorated.
  • the invention is based on the object of specifying a device of the type mentioned in the preamble of claim 1 which does not have the disadvantage of the known device, in which case the work results when carrying out a joining, separating or surface treatment process are improved, for example in a welding process the quality of the welded connection is increased, and it is easy and convenient to use.
  • an optical or acoustic signal can be generated, for example, as a function of a sensed change in the position of the welding head, which indicates to the worker that a different welding program is to be selected.
  • a signal can be generated which indicates to the worker that a welding position in the climbing position is now available optimized welding program is to be selected.
  • control means can be provided which recognize the position of the working head or changes in position of the working head on the basis of output signals from the sensor means and, depending on the detected position or change in position, influence parameters of the method with regard to their values.
  • control means can be provided which recognize the position of the working head or changes in position of the working head on the basis of output signals from the sensor means and, depending on the detected position or change in position, influence parameters of the method with regard to their values.
  • changes in the position of the working head can be detected while acting on one and the same workpiece. It is also possible to detect changes in position in which, after a change in position, another workpiece is acted on. If, for example, a welding task is carried out by means of a welding device, which relates to a first workpiece, a change to another workpiece can be detected by the sensor means according to the invention and the value of at least one parameter of the welding process for the welding task to be carried out in relation to this workpiece be adapted, possibly in cooperation with a manual intervention by the worker, who, for example, inputs the welding task to be carried out on this workpiece into the device.
  • the device according to the invention can also be designed as any other joining, separating or surface treatment device.
  • the device according to the invention can be designed as a cutting device for carrying out, for example, a laser cutting process.
  • the device according to the invention can also be used, for example, as an adhesive device for
  • an adhesive process can be formed, wherein the working head of the device can then be formed by an adhesive gun.
  • the device according to the invention can also be used, for example, as a dye be designed spraying device, wherein the working head can then be formed by a paint spray gun or the like.
  • the pressure with which the paint is sprayed can be increased if the spray jet is directed upwards, ie if the paint spray gun is used overhead.
  • An extremely advantageous development of the teaching according to the invention provides control means connected to the sensor means for automatic control and / or regulation of at least one parameter of the joining, separating or surface treatment method, in particular the welding method, as a function of the position and / or sensed by the sensor means Changes in the position of the working head.
  • An advantageous further development of the device according to the invention provides that the device is designed as a welding device for carrying out a welding process and the working head as a welding head for delivering welding energy to the workpieces to be welded.
  • the number, arrangement and design of sensors of the sensor means can be selected within wide limits.
  • An advantageous development of the teaching according to the invention provides that the sensor means have at least one sensor for sensing a rotational position and / or rotational changes in position of the working head.
  • the sensor can determine, for example, whether the working head is rotated, for example in the case of a welding device, to switch from welding in the tub position to welding in the climbing position.
  • the sensor means have at least one sensor for sensing translational changes in position of the working head.
  • the sensor can sense, for example, whether the working head moves in a translatory manner, for example when a weld is formed.
  • Any changes in the position of the working head can be made using any suitable sensors or sensor arrangements.
  • an ultrasound transmitter can be arranged on the working head, which emits ultrasound waves that are received by a stationary ultrasound receiver. The distance of the working head from the ultrasonic transmitter can then be determined from the transit time of the ultrasonic waves from the ultrasonic transmitter and thus from the working head to the ultrasonic receiver.
  • the ultrasound waves can be received by two ultrasound receivers spaced apart from one another, so that translational changes in the position of the working head can be determined on the basis of the change in distance of the working head from each of the two ultrasound receivers.
  • three spatially spaced ultrasound receivers can be provided in a corresponding manner, so that the position of the working head in three-dimensional space or changes in position can be determined from the respective distance of the working head from each of the ultrasound receivers conditions can be clearly recorded.
  • translational changes in position can also be detected, for example, with optical sensor means. The distance of the
  • Working head from a reference point can be determined, for example, by means of a laser interferometer.
  • translational changes in position of the working head are carried out via two mutually independent laser interferometers and changes in position of the
  • Working head in three-dimensional space can be detected by three independent laser interferometers.
  • the senor detects the speed and / or acceleration of a translatory and / or rotary movement of the working head.
  • the amplitude of the welding current can be influenced as a function of the speed at which the welding head moves over the workpieces to be welded when a weld connection is formed.
  • a predetermined amplitude of the welding current can be selected when welding with a relatively low speed of the welding head relative to the workpieces to be welded become, while increasing the speed, the amplitude of the welding current is increased.
  • sensors can be used, for example, such as those under the names MMA 6260 Q, MMA 6261 Q, MMA 6262 Q and MMA 6263 Q from Freescale Semiconductor, Inc. Alma School Road Chandler, Arizona , USA (www.freescale.com).
  • the working head can be guided by hand or by a handling device, in particular a welding robot, during the machining process.
  • the welding process can be a resistance welding process, a beam welding process, a gas fusion welding process, an arc welding process, an inert gas arc welding process, a stud welding process or a laser beam welding process.
  • At least the amplitude and / or the signal shape, in particular pulse shape, and / or the pulse frequency and / or the pulse modulation of a welding current and / or a welding voltage is sensed by the sensor means.
  • the welding device according to the invention is used to carry out a resistance welding process, an advantageous further development of the welding device according to the invention provides that the welding device is used as a function of that sensed by the sensor means
  • the position or change in position of the welding head which can be influenced by parameters of the welding process, include a contact force of at least one welding electrode of the welding head on one of the workpieces to be welded.
  • the device is a paint spray device, in particular a paint spray gun or an adhesive device, in particular a glue gun, for example a hot glue gun.
  • the position of a sensor or sensors of the sensor means relative to the working head can be selected in any suitable manner, as long as it is ensured that the position or changes in position of the working head can be detected in the respectively required manner.
  • a development of the teaching according to the invention provides that at least one sensor of the sensor means is arranged on the working head, in particular is integrated in the working head.
  • At least one sensor of the sensor means can be portable on the body of a worker using the device, in particular on his hand or arm, as is provided by another development of the teaching according to the invention.
  • a reference position of the working head can already be preset in the factory when producing the device according to the invention.
  • the reference position can be a position in which a welding head is arranged in such a way that welding is carried out in the trough position, ie with the formation of an essentially horizontal weld seam.
  • the control means assign predetermined values to the parameters of the welding process depending on the selected reference position and / or the position sensed by the sensor means and / or changes in position of the working head.
  • the parameters of the welding process can be assigned values corresponding to a characteristic, for example. For example, when welding sheets of a certain thickness, a set of values can be assigned to the welding in the tub position, the welding in the climbing position, the welding in the overhead position and the welding in the falling position.
  • values to the parameters of the welding process as a function of a field of characteristics.
  • the parameters can be assigned values depending on the material and / or the thickness of the workpieces to be welded to one another.
  • control means automatically control or regulate parameters of the welding process during the welding process.
  • the control or regulation of the parameters can be carried out continuously or discretely in terms of time or space, for example in relation to a weld seam.
  • a display device for displaying a operating mode of the device selected by the control means as a function of output signals from the sensor means.
  • an operating mode of the device for example a welding program selected by the control means, can be displayed by the display device, so that the worker is informed about which welding program he is welding with.
  • the display of the respective operating mode enables the worker to operate the sensor means and the control means
  • parameters of the joining, separating or surface treatment method are influenced automatically by control means, so that no manual intervention by the worker is required and at the same time it is ensured that the device is always in a suitable operating mode , for example in the case of a welding device, that is to say welding with a welding program adapted to the respective position of the welding head. If, in addition to an automatic influencing of parameters of the joining, separating or surface treatment method by the control means, a manual intervention by the worker is to be permitted, an advantageous further development of the teaching according to the invention provides an operating device for manual selection of an operating mode Device in front.
  • This embodiment is also particularly advantageous when the parameters to be influenced are not influenced fully automatically by the control means, but instead the worker is informed as a function of output signals from the sensor means that another operating mode of the device, for example In the case of a welding device, another welding program is to be selected, the selection of the operating mode, as a result of which the parameters of the method are influenced, but is carried out manually by a worker.
  • control means influence the parameter or parameters so that the method can be carried out without interruption.
  • the parameters are influenced and thus a suitable operating mode is selected in such a way that welding can be carried out without the arc being exposed. It is important in this connection that the values of the parameters are influenced so quickly that, for example, in a welding device, when the transition from the tub position to the rising position is carried out, the values of the parameters adapted to the respective welding position are used.
  • control means can influence the parameter or parameters in a time-continuous or time-discrete manner, as is provided by further developments of the teaching according to the invention.
  • the sensor means sense the position or changes in position of the working head along an axis, that is to say one-dimensionally, or in one plane, that is to say two-dimensionally.
  • the sensor means detect the spatial position and / or spatial position changes of the working head in three-dimensional space.
  • the position or change in position of the working head can be detected particularly precisely, so that there are particularly diverse possibilities with regard to influencing the parameters.
  • FIG. 1 is a highly schematic block circuit image of a first exemplary embodiment of a device according to the invention in the form of a welding device for carrying out an arc welding process
  • FIG. 2 in the same representation as FIG. 1, a second exemplary embodiment of a welding device according to the invention
  • FIG. 3 shows a highly schematic embodiment of a sensor for detecting the
  • Rotational position or of rotative position changes of the welding head of the welding device according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a highly schematic second exemplary embodiment of a sensor for detecting a rotational position or of rotational changes in position of the welding head
  • FIG. 5 shows the welding head when welding in the tub position in a first rotational position
  • FIG. 6 in the same representation as FIG 5 den
  • FIG. 7 shows the welding head when welding in a rising position in a first rotational position
  • FIG. 8 shows the welding head when welding in a rising position in a second rotating position
  • FIG. 9 shows the welding head when welding in an overhead position
  • FIG. 11 is a highly schematic representation of a container consisting of a plurality of sheets to be welded to one another to explain an inventive according to the procedure.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention in the form of a welding device 2, which in this embodiment is designed to carry out an arc welding process and has a welding head 4 designed as a welding torch for delivering welding energy to workpieces to be welded .
  • a welding energy source 6 is provided, which supplies the welding head 4 with a welding current.
  • the welding current flows through a welding wire indicated by a dashed line 8 in FIG.
  • a control line 12 is provided for the transmission of control signals from the welding head 4 to the source 6.
  • the welding device 2 has sensor means for sensing the position or changes in position of the welding head 4 relative to a reference position of the welding head 4 and / or to the workpieces to be welded, such that at least one parameter of the welding process is dependent on the sensed position and / or changes in length can be influenced.
  • the sensor means have a first sensor 14 for sensing a rotational position and / or of rotational changes in position of the welding head 4, which is explained in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the sensor means also have a second sensor 16, which senses translatory movements and the speed and / or acceleration of a translatory movement of the welding head.
  • the sensors 14, 16 are integrated in the welding head.
  • the welding device 2 also has control means connected to the sensors 14, 16 for the automatic control and / or regulation of at least one parameter of the welding process as a function of the position sensed by the sensors 14, 16 and / or changes in position of the welding head 4 on.
  • the control means have a control unit 18, output signals from the sensors 14, 16 forming input signals from the control unit 14, the output signals of which are fed to a control unit 20 integrated in the source 6, which is dependent on the output signals of the Control unit 18 controls parameters of the welding process, in particular the amplitude of a welding current supplied by the source 6 to the welding head 4.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a welding device 2 according to the invention, which differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the control device 20 is not integrated in the source 6, but is designed as a separate control device.
  • the mode of operation of the first sensor 14 is illustrated in a highly schematic manner in FIG. 3.
  • the first sensor 14 has a housing designed as a hollow body se 22, which in this embodiment essentially has the shape of a regular octahedron, inside of which a small amount of mercury 24 is taken up.
  • a pair of electrical contacts is arranged in the area of each of the tips 26, 28, 30, 32, 34, 36 of the octahedron, of which only one pair of contacts is provided with the reference symbols 38, 40 in FIG. 1.
  • the mercury 24 collects, for example, in the area of the tip 36 of the housing 22, it creates an electrically conductive connection between the contacts 38 and 40 so that, for example, a control current can flow between the contacts 38, 40 the control unit 18 recognizes that the mercury 24 has collected in the area of the tip 36. In this way it can be ascertained in the control unit 18 that the housing 24 is in the rotational position shown in FIG. 1. Since the first sensor 14 is arranged in a rotationally fixed manner on the welding head 4, it can be seen in this way that the welding head 4 is in the position shown in FIG. 1.
  • the mercury 24 collects in the area of the tip 30 and establishes an electrically conductive connection between the tips
  • Tip 30 associated contacts forth so that a control current can flow between these contacts.
  • the housing 22 and thus also the welding head 4 is in a rotational position rotated clockwise by 90 ° with respect to FIG. 1 or FIG. 3.
  • any changes in the rotational position of the housing 22 and thus of the welding head 4 about all three axes can be seen in space.
  • the arrangement of pairs of contacts 38, 40 at the tips 26, 28, 30, 32, 34, 36 of the housing is only to be understood as an example. To make the detection of changes in position more precise, additional pairs of contacts 38, 40 can be provided.
  • the housing 20 can also be designed differently, for example as a ball 42, as shown in FIG. 4.
  • a corresponding selection of the number and arrangement of the pairs of electrical contacts 38, 40 enables a particularly precise detection of changes in the rotational position of the housing 22 of the first sensor 14 and thus of the welding head 4. The functioning of the device according to the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 5 to 9.
  • Welding head 4 a welding current with an amplitude of 150 A, for example.
  • the first sensor 14 senses the rotational position of the welding head 4 relative to that shown in FIGS. 1 and 5 Reference position, while the second sensor 16 senses the speed of the movement of the welding head 4 in the direction of the arrow 54.
  • a corresponding signal is sent from the control unit 18 to the control unit is transmitted to the source 6, which then increases the amplitude of the welding current in order to keep the path energy constant. If, on the other hand, it is determined by the second sensor 16 that the speed at which the welding head 4 is moved in the direction of the arrow 54 is reduced, the control unit 18 transmits a corresponding signal to the control unit 20, which then gives the amplitude of the Source 6 provided welding current reduced. In this way it is ensured that the path energy remains constant during the welding process.
  • the rotational position of the welding head 4 is changed, for example, about an axis running perpendicular to the plane of the drawing, as shown in FIG. 6, this change in the rotational position is detected by the first sensor 14 and a corresponding signal by the control unit 18 to the control unit 20 transmitted.
  • the control device 20 can then influence at least one parameter of the welding process, for example in turn the amplitude of the welding current, in order to obtain an optimal welding result.
  • the welding head 4 If the welding head 4 is rotated again about an axis running perpendicular to the plane of the drawing in order to form a weld seam between the plate 46 and the plate 52 and is accordingly welded in the climbing position, the change in the rotational position is caused by the first sensor 14 is detected, and the control unit 18 transmits a corresponding signal to the control device 20 of the source 6. Since welding in the rising position is carried out at a lower speed than welding in the tub position, the control device 20 then reduces the welding current, which can then be 90 A, for example.
  • the control device can 20 control the welding current in such a way that a relatively high welding current is used during a movement of the welding head 4 at a relatively high speed and a reduced welding current is used during a movement of the welding head 4 at a relatively low speed, in particular when the machine is at a standstill. If the welding head 4 is rotated again about an axis running perpendicular to the drawing plane, as shown in FIG. 8, the control device 20 can again at least again depending on the output signal of the sensors 14, 16 and a resultant output signal of the control unit 18 a parameter of the
  • Welding process for example affect the amplitude of the welding current, for example increase.
  • the control device 20 of the source 6 then reduces the amplitude of the welding current to such an extent that the material of the plates to be welded together 48, 52 is liquefied just as far as is necessary to form a welded connection, but at the same time dripping down of the material is prevented.
  • the amplitude of the welding current can be reduced to 80 A when welding in the overhead position.
  • the welding current can be increased again if it is determined on the basis of the output signal from the first sensor 14 that the welding head 4 is rotated again in order to close a weld seam between the plate 50 and the plate 52 in the falling position form.
  • the weld seams required for connecting the plates 44, 46, 48, 50 can thus be formed without exposing the arc, the influencing of parameters of the welding process, in the described exemplary embodiment of the welding current, automatically by the control unit 18 or the Control unit 20 takes place as a function of output signals from sensors 14, 16 of the sensor means, without manual intervention by a worker being required for this.
  • the control unit 20 can be pre-programmed so that the welding result is optimized as a function of the respective position or change in position of the welding head 4.
  • an operating device 56 for example for manual selection of certain welding programs, may be provided, and the welding program selected in each case can be displayed via a display device 58 will.
  • FIG. 11 shows a highly schematized container, which is formed from metal sheets to be welded together.
  • a first welding task namely the formation of a weld seam in a trough position between a base plate 60 and a vertical side plate 62, starting from one point P2
  • a second welding task namely the formation of a weld seam as a standing seam between a vertical side plate 64 and a vertical side plate 66 and, starting from a point P3
  • a third welding task namely the formation of a weld seam as an overhead seam between the vertical Side plate 66 and an upper plate 68 is to be executed.
  • the welding device 2 is first moved to the reference point PO and the reaching of the reference point PO is indicated to the control means by actuating, for example, a key of the operating device 56. If the welding device 2 is moved starting from the reference point PO, the sensor means detect the position and / or changes in position of the welding device in three dimensions
  • the control means assign values to the parameters of the welding process that correspond to those to be carried out there
  • Welding task namely welding in a tub position
  • the worker can thus produce the weld seam between the vertical side plate 62 and the bottom plate 60.
  • the sensor means again sense the position of the working head of the welding device 2 or changes in position in three-dimensional space.
  • the control means is reached when the point P2 is reached by corresponding output signals from the
  • control means assigning the parameters of the welding process values which are optimally adapted to the welding task to be carried out starting from point P2, namely the formation of a weld seam as a vertical seam between the sheets 64, 68. The worker can then form the corresponding weld seam.
  • the sensors feel again the position of the welding head 4 of the welding device 2 or changes in position in the three-dimensional space. If output signals from the sensor means indicate to the control means that the welding head 4 of the welding device 2 is located at the point P3, the control means then assign values to the parameters of the welding process which relate to the welding task to be carried out, namely the formation of a weld in the overhead position are optimally adapted. The worker can then form the corresponding weld seam.
  • any parameters of the welding process can be used and influenced here.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Ausfürhrung eines Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbesondere eines Schweissverfahrens weist einen Arbeitskopf (4) zum Einwirken auf zu bearbeitende Werkstücke, insbesondere einen Schweisskopf zur Abgabe von Schweissenergie an zu verschweissende Werkstücke auf. Erfindungsgemäss sind Sensormittel zum Abfühlen der Lage und/oder von Lageänderungen des Arbeitskopfes (4) relativ zu einer Bezugslage des Arbeitskopfes (4) und/oder zu den zu bearbeitenden, insbesondere zu verschweissenden Werkstücken auf, derart, dass wenigstens eine Kenngrösse des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbesondere des Schweissverfahrens, in Abhängigkeit von der abgefühlten Lage und/oder Lageänderungen beeinflussbar ist.

Description

Karakas, Erdogan 386/007 WO 24.01.2005 cw/st
Vorrichtung zur Ausführung eines Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbesondere eines
Schweißverfahrens
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zur Ausfuh¬ rung eines Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungs¬ verfahrens, insbesondere eines Schweißverfahrens Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise m Form von Schweißvorrichtungen allgemein bekannt und dienen beispielsweise zur Durchführung von Lichtbogen- Schweißverfahren.
Wird beispielsweise mittels eines Lichtbogen- Schweißverfahrens eine Schweißaufgabe ausgeführt, die darin besteht, beispielsweise bei der Herstellung eines Behalters ohne Aussetzen des Lichtbogens eine zusammen¬ hangende Schweißnaht zu bilden, die einen horizontalen Nahtabschnitt aufweist (Wannenposition) , an den sich ein vertikal verlaufender Nahtabschnitt (Steigposi- tion) , danach wiederum ein horizontal verlaufender Nah¬ tabschnitt (Überkopfposition) und schließlich wiederum ein vertikal verlaufender Nahtabschnitt (Fallposition) anschließt, der an den zuerst gebildeten horizontal verlaufenden Nahtabschnitt anschließt, so ist es er¬ forderlich, daß ein die Schweißvorrichtung bedienender Werker die Lage des Schweißkopfes während des Schwei߬ vorganges relativ zu den zu verschweißenden Werkstucken ändert . Hierbei ist es unter Umständen wünschenswert oder erforderlich, Werte von Kenngrößen des Schweißverfah¬ rens an die jeweilige Lage des Schweißkopfes anzupas¬ sen. Beispielsweise ist es wünschenswert, die Strom- stärke des Schweißstromes in der Überkopfposition des
Brenners zu verringern, um zu verhindern, daß flüssiges Material der zu verschweißenden Werkstücke bzw. eines Schweißdrahtes herabtropft. Ferner kann es beispiels¬ weise wünschenswert sein, in der Steigposition und der Fallposition die Stromstärke des Schweißstromes eben¬ falls zu verringern, um so der Tatsache Rechnung zu tragen, daß in der Steigposition und der Fallposition der Schweißkopf meist mit einer geringeren Geschwindig¬ keit relativ zu den zu verschweißenden Werkstücken be- wegt wird als in der Wannenposition.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, über eine an der Schweißvorrichtung vorgesehene Bedieneinrichtung unter¬ schiedliche Schweißprogramme anzuwählen, in denen den Kenngrößen des Schweißverfahrens, beispielsweise der Amplitude des Schweißstromes vorbestimmte Werte zuge¬ ordnet sind.
Ein Nachteil dieser bekannten Schweißvorrichtung besteht darin, daß die Wahl des jeweils zutreffenden Schweißprogrammes durch den Werker erfolgen muß, was in der Praxis dazu geführt hat, daß der Werker aus Gründen der Zeitersparnis und Bequemlichkeit möglicherweise sämtliche Teile einer Schweißaufgabe mit demselben Schweißprogramm ausführt, um das Umschalten zwischen den Schweißprogrammen zu vermeiden. Da ein Schweißpro- gramm stets nur für einen Teil der Schweißaufgabe, bei¬ spielsweise das Schweißen in Wannenposition, optimiert sein kann, führt dies in der Praxis dazu, daß die Qua¬ lität der Schweißnaht im Vergleich zu einer Schwei߬ naht, die unter Verwendung des jeweils optimierten Schweißprogrammes für jeden Nahtabschnitt gebildet wor¬ den ist, verschlechtert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genann- ten Art anzugeben, die den Nachteil der bekannten Vor¬ richtung nicht aufweist, bei der also die Arbeitsergeb¬ nisse bei der Durchführung eines Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens verbessert sind, bei¬ spielsweise bei einem Schweißverfahren die Qualität der gebildeten Schweißverbindung erhöht ist, und die ein¬ fach und bequem bedienbar ist .
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angege¬ bene Lehre gelöst .
Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre be- steht beispielsweise und insbesondere in Bezug auf eine Schweißvorrichtung darin, die Lage des Schweißkopfes und/oder Lageänderungen des Schweißkopfes relativ zu einer Bezugslage des Arbeiskopfes und/oder einem Be¬ zugspunkt im Raum und/oder den zu verschweißenden Werk- stücken durch Sensormittel abzufühlen. Auf diese Weise können die Kenngrößen des Schweißverfahrens oder wenig¬ stens eine dieser Kenngrößen in Abhängigkeit von der abgefühlten Lage und/oder Lageänderung hinsichtlich ihrer Werte beeinflußt werden. Insbesondere können den Kenngrößen des Schweißverfahrens Werte zugeordnet wer¬ den, die an die jeweilige Schweißaufgabe angepaßt sind. Die Zuordnung der Werte erfolgt hierbei erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der abgefühlten Lage und/oder La¬ geänderungen des Schweißkopfes aus der bzw. aus denen sich ergibt, welche Schweißaufgabe jeweils auszuführen ist .
Auf diese Weise ist beispielsweise die Bedienung einer als Schweißvorrichtung ausgebildeten Vorrichtung wesentlich vereinfacht und die Qualität der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Schweißverbin¬ dungen, also beispielsweise von Schweißpunkten oder Schweißnähten, wesentlich erhöht. Erfindungsgemäß kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer abgefühlten Lageänderung des Schweißkopfes ein optisches oder aku¬ stisches Signal erzeugt werden, das dem Werker anzeigt, daß ein anderes Schweißprogramm zu wählen ist. Bei¬ spielsweise kann dann, wenn nach dem Bilden einer Schweißnaht in Wannenposition der Schweißkopf um etwa 90° gedreht wird, um beispielsweise in Steigposition zu schweißen, ein Signal erzeugt werden, das dem Werker anzeigt, daß nunmehr ein für das Schweißen in Steigpo¬ sition optimiertes Schweißprogramm zu wählen ist.
Insbesondere und vorzugsweise kann erfindungsgemäß die Beeinflussung von Kenngrößen des betreffenden Ver¬ fahrens hinsichtlich ihrer Werte, beispielsweise eines Schweißverfahrens jedoch auch automatisch erfolgen. Beispielsweise können Steuermittel vorgesehen sein, die anhand von Ausgangssignalen der Sensormittel die Lage des Arbeitskopfes bzw. Lageänderungen des Arbeitskopfes erkennen und in Abhängigkeit von der erkannten Lage bzw. Lageänderung Kenngrößen des Verfahrens hinsicht¬ lich ihrer Werte beeinflussen. Auf diese Weise ist die Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich vereinfacht und die Qualität von beispielsweise mittels einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung erzeugten Schweißverbindungen wesentlich erhöht.
Unter einem Arbeitskopf wird erfindungsgemäß der¬ jenige Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ver- standen, über den während des Bearbeitungsvorganges auf die zu bearbeitenden Werkstücke eingewirkt, also bei¬ spielsweise während eines Schweißvorganges die Schwei߬ energie in die miteinander zu verschweißenden Werkstük- ke eingebracht wird. Bei einem Widerstands-Schweißver- fahren kann der Schweißkopf beispielsweise durch eine Schweißzange gebildet sein, während er bei einem Licht¬ bogen-Schweißverfahren beispielsweise durch einen Bren¬ ner, an dem der Schweißdraht geführt ist, gebildet sein kann.
Unter einem Schweißvorgang wird erfindungsgemäß der Vorgang der Bildung einer Schweißverbindung, also beispielsweise eines Schweißpunktes oder einer Schwei߬ naht verstanden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Sensormittel kön¬ nen entsprechend den jeweiligen Anforderungen die Lage und/oder Lageänderungen des Arbeitskopfes relativ zu einer Bezugslage und/oder einem Bezugspunkt im Raum erfassen, wobei die Lageänderungen sowohl translatori- sehe als auch rotative Lageänderungen sowie Kombinatio¬ nen von translatorischen mit rotativen Lageänderungen sein können.
Hierbei ist es möglich, daß Lageänderungen des Arbeitskopfes während des Einwirkens auf ein und das- selbe Werkstück erfaßt werden. Es ist auch möglich, Lageänderungen zu erfassen, bei denen nach einer La¬ geänderung auf ein anderes Werkstück eingewirkt wird. Wird beispielsweise mittels einer Schweißvorrichtung eine Schweißaufgabe ausgeführt, die sich auf ein erstes Werkstück bezieht, so kann beispielsweise ein Wechsel zu einem anderen Werkstück durch die erfindungsgemäßen Sensormittel erfaßt und der Wert wenigstens einer Kenn¬ größe des Schweißverfahrens an die in Bezug auf dieses Werkstück auszuführende Schweißaufgabe angepaßt werden, ggf- im Zusammenwirken mit einem manuellen Eingriff des Werkers, der beispielsweise die bei diesem Werkstück auszuführende Schweißaufgabe in die Vorrichtung ein¬ gibt.
Es ist erfindungsgemäß jedoch anhand der Ausgangs- Signale der Sensormittel jedoch auch möglich, die Er¬ kennung, daß nach einer Lageänderung ein neues Werk¬ stück zu bearbeiten ist, und die daraus resultierende Anpassung von Werten von Kenngrößen beispielsweise des Schweißverfahrens automatisch auszuführen, beispiels¬ weise dann, wenn in einer vorbestimmten Reihenfolge unterschiedliche, räumlich voneinander getrennte Werk¬ stücke zu bearbeiten sind, beispielsweise bei einer vorbestimmten Reihenfolge von in Vertikalrichtung zu- einander beabstanden zu verschweißenden Werkstücken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders gut zur Ausführung beliebiger Schweißverfahren geeignet. Insbesondere und beispielsweise kann das Schweißverfah¬ ren ein Widerstands-Schweißverfahren, ein Strahl- schweißverfahren, ein Gasschmelz-Schweißverfahren oder ein Lichtbogen-Schweißverfahren, insbesondere ein Schutzgas-Lichtbogen-Schweißverfahren sein.
In Bezug auf andere Füge-, Trenn- oder Oberflä¬ chenbehandlungsverfahren besteht der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre darin, Kenngrößen des Füge-,
Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens in Abhän¬ gigkeit von der Lage bzw. von Lageänderungen des jewei¬ ligen Arbeitskopfes zu beeinflussen. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als beliebi- ge andere Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsvor¬ richtung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die er¬ findungsgemäße Vorrichtung als Schneidvorrichtung zur Durchführung beispielsweise eines Laser-Schneidverfah¬ rens ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise auch als Klebevorrichtung zur
Durchführung eines Klebeverfahrens ausgebildet sein, wobei der Arbeitskopf der Vorrichtung dann durch eine Klebepistole gebildet sein kann. Ferner kann die erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung beispielsweise auch als Färb- sprύhvorrichtung ausgebildet sein, wobei der Arbeits- köpf dann durch eine Farbsprühpistole oder dergleichen gebildet sein kann. Erfindungsgemäß kann in diesem Fall beispielsweise der Druck, mit dem die Farbe versprüht wird, erhöht werden, wenn der Sprühstrahl nach oben gerichtet wird, also mit der Farbsprühpistole über Kopf gearbeitet wird.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht mit den Sensormitteln verbundene Steuermittel zur selbsttätigen Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer Kenngröße des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbeson¬ dere des Schweißverfahrens, in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder La- geanderungen des Arbeitskopfes vor. Bei dieser Ausfüh¬ rungsform ist eine Steuerung bzw. Regelung wenigstens einer Kenngröße des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbe¬ handlungsverfahrens, insbesondere des Schweißverfah¬ rens, in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder Lageänderung des Arbeitskop¬ fes ermöglicht, so daß die Bedienung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung besonders einfach gestaltet und die Qualität beispielsweise einer Schweißverbindung weiter erhöht ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Vorrichtung als Schweißvorrichtung zur Ausführung eines Schweißverfah¬ rens und der Arbeitskopf als Schweißkopf zur Abgabe von Schweißenergie an die zu verschweißenden Werkstücke ausgebildet ist.
Die Beeinflussung von Werten von Kenngrößen des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbesondere des Schweißverfahrens, kann bei der vor¬ genannten Ausführungsform auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß die Steuermittel mit einer den Schweißkopf mit Schweißenergie versorgenden Schweißenergie-Quelle zur Ansteuerung derselben verbunden sind, derart, daß we- nigstens eine Kenngröße des Schweißverfahrens in Abhän¬ gigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder Lageänderung des Schweißkopfes an der Schwei߬ energie-Quelle Steuer- und/oder regelbar ist. Bei die¬ ser Ausführungsform erfolgt die Steuerung bzw. Regelung von Kenngrößen des Schweißverfahrens an der Schwei߬ energie-Quelle. Die Steuermittel können hierbei in ein Steuergerät der Schweißenergie-Quelle integriert oder durch ein separates Steuergerät gebildet sein, das ein- gangsseitig mit den Sensormitteln und ausgangsseitig mit einem Steuergerät der Schweißenergie-Quelle verbun¬ den ist .
Anzahl, Anordnung und konstruktive Gestaltung von Sensoren der Sensormittel sind in weiten Grenzen wähl¬ bar. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungs- gemäßen Lehre sieht vor, daß die Sensormittel wenig¬ stens einen Sensor zum Abfühlen einer Rotationslage und/oder von rotativen Lageänderungen des Arbeitskopfes aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist durch den Sensor beispielsweise feststellbar, ob der Arbeitskopf gedreht wird, um beispielsweise bei einer Schweißvor¬ richtung von einem Schweißen in Wannenposition auf ein Schweißen in Steigposition überzugehen.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Sensormittel wenigstens einen Sensor zum Abfühlen translatorischer Lageänderungen des Arbeitskopfes aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist durch den Sensor beispielsweise abfühlbar, ob sich der Arbeitskopf translatorisch bewegt, beispielsweise beim Bilden einer Schweißnaht. Zum Abfühlen translatorischer Lageänderungen des Arbeitskopfes können beliebige ge¬ eignete Sensoren bzw. Sensoranordnungen verwendet wer¬ den. Beispielsweise kann an dem Arbeitskopf ein Ultra¬ schallsender angeordnet sein, der Ultraschallwellen abstrahlt, die von einem ortsfesten Ultraschallempfän¬ ger empfangen werden. Aus der Laufzeit der Ultraschall- wellen von dem Ultraschallsender und damit dem Arbeits¬ kopf zu dem Ultraschallempfänger kann dann der Abstand des Arbeitskopfes von dem Ultraschallsender ermittelt werden. In hierzu entsprechender Weise können die Ul¬ traschallwellen von zwei räumlich zueinander beabstan¬ det angeordneten Ultraschallempfängern empfangen wer¬ den, so daß aufgrund der Abstandsänderung des Arbeits¬ kopfes zu jedem der beiden Ultraschallempfänger trans- latorische Lageänderungen des Arbeitskopfes ermittelt werden können. Um Lageänderungen des Arbeitskopfes im dreidimensionalen Raum eindeutig zu erfassen, können in hierzu entsprechender Weise drei räumlich zueinander beabstandete Ultraschallempfänger vorgesehen sein, so daß sich aus dem jeweiligen Abstand des Arbeitskopfes von jedem der Ultraschallempfänger die Lage des Ar¬ beitskopfes im dreidimensionalen Raum bzw. Lageänderun¬ gen eindeutig erfassen läßt. Insbesondere translatori¬ sche Lageänderungen können auch beispielsweise mit op- tischen Sensormitteln erfaßt werden. Der Abstand des
Arbeitskopfes von einem Bezugspunkt ist beispielsweise mittels eines Laser-Interferometers ermittelbar. In hierzu entsprechender Weise sind translatorische La¬ geänderungen des Arbeitskopfes über zwei voneinander unabhängige Laser-Interferometer und Lageänderungen des
Arbeitskopfes im dreidimensionalen Raum mittels dreier voneinander unabhängiger Laser-Interferometer erfaßbar.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs¬ form sieht vor, daß der Sensor die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einer translatorischen und/oder rotativen Bewegung des Arbeitskopfes abfühlt. Auf diese Weise kann eine noch weitergehende Beeinflussung von Kenngrößen des Schweißverfahrens erfolgen. Beispiels- weise kann bei einer Schweißvorrichtung die Amplitude des Schweißstromes in Abhängigkeit von der Geschwindig¬ keit, mit der sich der Schweißkopf beim Bilden einer Schweißverbindung über die miteinander zu verschweißen¬ den Werkstücke bewegt, beeinflußt werden. Um beispiels- weise die sogenannte Streckenenergie, also die pro Län¬ geneinheit einer Schweißnaht in die zu verschweißenden Werkstücke eingebrachte Schweißenergie, konstant zu halten, kann beim Schweißen mit einer relativ geringen Geschwindigkeit des Schweißkopfes relativ zu den zu verschweißenden Werkstücken eine vorbestimmte Amplitude des Schweißstromes gewählt werden, während beim Erhöhen der Geschwindigkeit die Amplitude des Schweißstromes erhöht wird. Zum Abfühlen einer Beschleunigung des Ar¬ beitskopfes können beispielsweise Sensoren verwendet werden, wie sie unter den Bezeichnungen MMA 6260 Q, MMA 6261 Q, MMA 6262 Q und MMA 6263 Q von der Firma Frees- cale Semiconductor, Inc. Alma School Road Chandler, Arizona, USA (www.freescale.com) , vertrieben werden.
Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann der Arbeitskopf während des Bearbeitungsvorganges von Hand oder durch eine Handhabungseinrichtung, insbesondere einen Schweißroboter führbar sein.
Bei der Ausführungsform, bei der die Vorrichtung eine Schweißvorrichtung zur Durchführung eines Schweiß- Verfahrens ist, kann das Schweißverfahren ein Wider¬ stands-Schweißverfahren, ein Strahlschweißverfahren, ein Gasschmelz-Schweißverfahren, ein Lichtbogen- Schweißverfahren, ein Schutzgas-Lichtbogen-Schweißver- fahren, ein Bolzenschweißverfahren oder ein Laser- strahl-Schweißverfahren sein.
Zur Durchführung eines Schweißverfahrens, bei dem die Schweißenergie über einen Schweißstrom bzw. eine Schweißspannung bereitgestellt wird, sieht eine Weiter- bildung der erfindungsgemäßen Lehre vor, daß die in
Abhängigkeit von einer durch die Sensormittel abgefühl¬ ten Lage und/oder Lageänderung des Schweißkopfes beein¬ flußbaren Kenngrößen des Schweißverfahrens wenigstens die Amplitude und/oder - die Signalform, insbesondere Pulsform, und/oder die Pulsfrequenz und/oder die Pulsmodulation eines Schweißstromes und/oder einer Schweißspannung umfassen.
Wird die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung zur Ausführung eines Widerstands-Schweißverfahrens verwen¬ det, so sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der er¬ findungsgemäßen Schweißvorrichtung vor, daß die in Ab- hängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten
Lage bzw. Lageänderung des Schweißkopfes beinflußbaren Kenngrößen des Schweißverfahrens eine Anpreßkraft we¬ nigstens einer Schweißelektrode des Schweißkopfes an eines der zu verschweißenden Werkstücke umfassen. Eine vorteilhafte Weiterbildung einer erfindungs¬ gemäßen Schweißvorrichtung, die zur Ausführung eines Lichtbogen-Schweißverfahrens, bei dem zusätzlicher Werkstoff in Form eines Schweißdrahtes zugeführt wird, verwendet wird, sieht vor, daß die in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage bzw. La¬ geänderungen des Schweißkopfes beeinflußbaren Kenngrö¬ ßen des Schweißverfahrens eine Zuführgeschwindigkeit wenigstens eines an dem Schweißkopf geführten Schwei߬ drahtes umfassen. Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfin¬ dungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Vorrichtung ein Schweißbrenner ist.
Andere Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre sehen vor, daß die Vorrichtung eine Farbsprühvorrich- tung, insbesondere eine Farbsprühpistole oder eine Kle¬ bevorrichtung, insbesondere Klebepistole, beispiels¬ weise Heißklebepistole ist.
Die Position eines Sensors oder von Sensoren der Sensormittel relativ zu dem Arbeitskopf sind in belie¬ biger geeigneter Weise wählbar, solange sichergestellt ist, daß in der jeweils erforderlichen Weise die Lage bzw. Lageänderungen des Arbeitskopfes erfaßt werden können. Um eine besonders genaue Erfassung der Lage bzw. von Lageänderungen des Arbeitskopfes zu ermögli¬ chen und zugleich einen konstruktiv einfachen Aufbau zu erreichen, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemä¬ ßen Lehre vor, daß wenigstens ein Sensor der Sensor¬ mittel an dem Arbeitskopf angeordnet, insbesondere in den Arbeitskopf integriert ist.
Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, daß wenigstens ein Sensor der Sensormittel am Körper eines die Vorrichtung benutzenden Werkers, insbesondere an dessen Hand oder Arm, tragbar ist, wie dies eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre vorsieht. Eine Bezugslage des Arbeitskopfes kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits werksseitig vorgegeben sein. Beispielsweise kann die Bezugslage eine Lage sein, in der ein Schweißkopf so angeordnet ist, daß in Wannenposition, also unter Bil¬ dung einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Schweißnaht, geschweißt wird. Eine vorteilhafte Weiter¬ bildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht jedoch vor, daß die Bezugslage des Arbeitskopfes und/oder ein Be- zugspunkt im Raum durch einen Werker und/oder durch die Steuermittel wählbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere möglich, die Bezugslage an die Ge¬ gebenheiten der jeweiligen Schweißaufgabe bzw. einen die Schweißvorrichtung benutzenden Werker anzupassen. Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs¬ form sieht vor, daß die Steuermittel in Abhängigkeit von der gewählten Bezugslage und/oder der durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder von Lageänderun- gen des Arbeitskopfes den Kenngrößen des Schweißverfah¬ rens vorbestimmte Werte zuordnen. Bei dieser Ausfuh¬ rungsform können den Kenngrößen des Schweißverfahrens beispielsweise Werte entsprechend einer Kennlinie zu¬ geordnet sein. Beispielsweise können beim Verschweißen von Blechen einer bestimmten Dicke dem Schweißen in der Wannenposition, dem Schweißen in der Steigposition, dem Schweißen m der Überkopfposition und dem Schweißen in der Fallposition jeweils ein Satz von Werten der Kenn¬ größen zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, die Zuordnung von Werten zu den Kenngrößen des Schweißver¬ fahrens in Abhängigkeit von einem Kennlinienfeld vor¬ zunehmen. So können den Kenngrößen beispielsweise Werte m Abhängigkeit von dem Material und/oder der Dicke der miteinander zu verschweißenden Werkstücke zugeordnet werden.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfin¬ dungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Steuermittel Kenngrößen des Schweißverfahrens während des Schwei߬ vorganges selbsttätig steuern bzw. regeln. Die Steue- rung bzw. Regelung der Kenngrößen kann zeitlich bzw. räumlich, bezogen beispielsweise auf eine Schweißnaht, kontinuierlich oder diskret erfolgen.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines durch die Steuermittel in Abhängigkeit von Ausgangs¬ signalen der Sensormittel gewählten Betriebsmodus der Vorrichtung vor. Bei dieser Ausführungsform kann ein Betriebsmodus der Vorrichtung, beispielsweise ein durch die Steuermittel gewähltes Schweißprogramm, durch die Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, so daß der Werker darüber informiert ist, mit welchem Schweißprogramm er jeweils schweißt. Darüber hinaus ermöglicht die Anzeige des jeweiligen Betriebsmodus es dem Werker, die Funk- tionsweise der Sensormittel und der Steuermittel auf
Plausibilität zu prüfen und so beispielsweise Störungen zu erkennen.
Grundsätzlich ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Beeinflussung von Kenngrößen des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahrens selbsttätig durch Steuermittel erfolgt, so daß kein manueller Eingriff durch den Werker erforderlich und gleichzeitig sicher¬ gestellt ist, daß die Vorrichtung sich stets in einem geeigneten Betriebsmodus befindet, beispielsweise bei einer Schweißvorrichtung also mit einem an die jeweili¬ ge Lage des Schweißkopfes angepaßten Schweißprogramm geschweißt wird. Falls zusätzlich zu einer selbsttäti¬ gen Beeinflussung von Kenngrößen des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbehandlungsverfahren durch die Steuermittel ein manueller Eingriff durch den Werker zugelassen wer¬ den soll, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre eine Bedieneinrichtung zur ma¬ nuellen Auswahl eines Betriebsmodus der Vorrichtung vor. Diese Ausführungsform ist auch dann besonders vor- teilhaft, wenn eine Beeinflussung der zu beeinflussen¬ den Kenngrößen nicht vollautomatisch durch die Steuer¬ mittel erfolgt, sondern dem Werker in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Sensormittel angezeigt wird, daß ein anderer Betriebsmodus der Vorrichtung, beispiels- weise bei einer Schweißvorrichtung, ein anderes Schweißprogramm zu wählen ist, die Auswahl des Be¬ triebsmodus, infolge derer die Kenngrößen des Verfah¬ rens beeinflusst werden, jedoch manuell durch einen Werker erfolgt .
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfin¬ dungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Steuermittel die Kenngröße bzw. Kenngrößen so beeinflussen, daß das Ver¬ fahren unterbrechungsfrei durchführbar ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgt beispielsweise bei einem Licht¬ bogen-Schweißverfahren die Beeinflussung der Kenngrößen und damit die Auswahl eines geeigneten Betriebsmodus in einer Weise, daß ohne Aussetzen des Lichtbogens ge¬ schweißt werden kann. Wesentlich ist in diesem Zusam- menhang, daß eine Beeinflussung von Werten der Kenn¬ größen so schnell erfolgt, daß beispielsweise bei einer Schweißvorrichtung beim Übergang von der Wannenposition in die Steigposition jeweils mit den an die jeweilige Schweißposition angepaßten Werten der Kenngrößen ge- arbeitet wird.
Bei der vorgenannten Ausführungsform können die Steuermittel die Kenngröße bzw. die Kenngrößen zeit- kontinuierlich oder zeitdiskret beeinflussen, wie dies Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre vorsehen. Erfindungsgemäß ist es ausreichend, wenn die Sen¬ sormittel die Lage bzw. Lageänderungen des Arbeitskop¬ fes entlang einer Achse, also eindimensional, oder in einer Ebene, also zweidimensional, abfühlen. Eine be¬ sonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemä- ßen Lehre sieht jedoch vor, daß die Sensormittel die räumliche Lage und/oder räumliche Lageänderungen des Arbeitskopfes im dreidimensionalen Raum erfassen. Bei dieser Ausführungsform kann die Lage bzw. Lageänderung des Arbeitskopfes besonders genau erfaßt werden, so daß sich hinsichtlich der Beeinflussung der Kenngrößen be¬ sonders vielfältige Möglichkeiten ergeben.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß unterschiedlichen Lagen des Ar- beitskopfes unterschiedliche Werte wenigstens einer Kenngröße zugeordnet werden und daß die Steuermittel der jeweiligen Kenngröße in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage des Arbeitskopfes einen Wert zuordnen. Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß wenigstens einer ersten Lage des Arbeitskopfes ein erster Wert wenigstens einer Kenn¬ größe und wenigstens einer zweiten Lage des Arbeits- kopfes ein zweiter Wert der Kenngröße oder der Kenn- großen zugeordnet ist und daß die Steuermittel der
Kenngröße den ersten Wert zuordnen, wenn ein Ausgangs- signal der Sensormittel anzeigt, daß sich der Arbeits¬ kopf in der ersten Lage befindet, und daß die Steuer¬ mittel der Kenngröße den zweiten Wert zuordnen, wenn ein Ausgangssignal der Sensormittel anzeigt, daß sich der Arbeitskopf in der zweiten Lage befindet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beige¬ fügten Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungs¬ beispiele einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder in der Zeichnung dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentan¬ sprüchen oder deren Rückbezügen sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Es zeigt :
Fig. 1 ein stark schematisiertes Blockschalt- bild eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer Schweißvorrichtung zur Durch¬ führung eines Lichtbogen-Schweißverfah- rens,
Fig. 2 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Schweißvorrichtung,
Fig. 3 stark schematisiert ein Ausführungsbei- spiel eines Sensors zur Erfassung der
Drehlage bzw. von rotativen Lageänderun¬ gen des Schweißkopfes der Schweißvor¬ richtung gemäß Fig. 1,
Fig. 4 stark schematisiert ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel eines Sensors zur Erfas¬ sung einer Drehlage bzw. von rotativen Lageänderungen des Schweißkopfes, Fig. 5 den Schweißkopf beim Schweißen in Wan¬ nenposition in einer ersten Drehlage, Fig. 6 in gleicher Darstellung wie Fig. 5 den
Schweißkopf beim Schweißen in Wannenpo¬ sition in einer zweiten Drehlage,
Fig. 7 den Schweißkopf beim Schweißen in Steig¬ position in einer ersten Drehlage, Fig. 8 den Schweißkopf beim Schweißen in Steig¬ position in einer zweiten Drehlage, Fig. 9 den Schweißkopf beim Schweißen in Über¬ kopfposition,
Fig. 10 ein Kennlinienfeld zur Zuordnung von Werten der Kenngrößen und
Fig. 11 eine stark schematisierte Darstellung eines aus mehreren miteinander zu ver¬ schweißenden Blechen bestehenden Behäl¬ ters zur Erläuterung eines erfindungs- gemäßen Verfahrens .
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugs¬ zeichen versehen. In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer Schweißvor¬ richtung 2 dargestellt, die bei dieser Ausführungsform zur Durchführung eines Lichtbogen-Schweißverfahrens ausgebildet ist und einen als Schweißbrenner ausgebil- deten Schweißkopf 4 zur Abgabe von Schweißenergie an zu verschweißende Werkstücke aufweist. Zur Versorgung des Schweißkopfes 4 mit Schweißenergie ist eine Schwei߬ energie-Quelle 6 vorgesehen, die dem Schweißkopf 4 ei¬ nen Schweißstrom zuführt. Der Schweißstrom fließt durch durch einen in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 8 angedeuteten Schweißdraht, der dem Schweißkopf 4 wäh¬ rend des Schweißvorganges kontinuierlich zugeführt wird und bei dem Lichtbogen-Schweißverfahren eine Elektrode bildet, wobei beim Bilden einer Schweißverbindung, bei- spielsweise einer Schweißnaht, ein Lichtbogen zwischen dem Schweißdraht 8 und den zu verschweißenden Werkstük- ken brennt . Der Schweißstrom wird dem Schweißkopf 4 über eine Versorgungsleitung 10 zugeführt. Zur Über¬ mittlung von Steuersignalen von dem Schweißkopf 4 zu der Quelle 6 ist eine Steuerleitung 12 vorgesehen.
Erfindungsgemäß weist die Schweißvorrichtung 2 Sensormittel zum Abfühlen der Lage bzw. von Lageände¬ rungen des Schweißkopfes 4 relativ zu einer Bezugslage des Schweißkopfes 4 und/oder zu den zu verschweißenden Werkstücken auf, derart, daß wenigstens eine Kenngröße des Schweißverfahrens in Abhängigkeit von der abgefühl¬ ten Lage und/oder Langeänderungen beeinflußbar ist. Die Sensormittel weisen bei diesem Ausführungsbeispiel ei¬ nen ersten Sensor 14 zum Abfühlen einer Rotationslage und/oder von rotativen Lageänderungen des Schweißkopfes 4 auf, der weiter unten anhand der Figuren 3 und 4 nä¬ her erläutert wird.
Die Sensormittel weisen bei diesem Ausführungsbei- spiel ferner einen zweiten Sensor 16 auf, der trans¬ latorische Bewegungen sowie die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einer translatorischen Bewegung des Schweißkopfes abfühlt .
Die Sensoren 14, 16 sind bei diesem Ausführungs- beispiel in den Schweißkopf integriert. Die Schweißvor¬ richtung 2 weist erfindungsgemäß ferner mit den Senso¬ ren 14, 16 verbundene Steuermittel zur selbsttätigen Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer Kenngröße des Schweißverfahrens in Abhängigkeit von der durch die Sensoren 14, 16 abgefühlten Lage und/oder Lageänderun¬ gen des Schweißkopfes 4 auf. Die Steuermittel weisen bei diesem Ausführungsbeispiel eine Steuereinheit 18 auf, wobei Ausgangssignale der Sensoren 14, 16 Ein¬ gangssignale der Steuereinheit 14 bilden, deren Aus- gangssignale einem in die Quelle 6 integrierten Steuer¬ gerät 20 zugeführt werden, das in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Steuereinheit 18 Kenngrößen des Schweißverfahrens, insbesondere die Amplitude eines von der Quelle 6 an den Schweißkopf 4 gelieferten Schweiß- Stromes steuert oder regelt.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel ei¬ ner erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 da¬ durch unterscheidet, daß das Steuergerät 20 nicht in die Quelle 6 integriert ist, sondern als separates Steuergerät ausgebildet ist.
In Fig. 3 ist stark schematisiert die Funktions¬ weise des ersten Sensors 14 veranschaulicht. Der erste Sensor 14 weist ein als Hohlkörper ausgebildetes Gehäu- se 22 auf, das bei diesem Ausführungsbeispiel im we¬ sentlichen die Form eines regulären Oktaeders hat, in dessen Innerem eine geringe Menge Quecksilbers 24 auf¬ genommen ist. Im Bereich jeder der Spitzen 26, 28, 30, 32, 34, 36 des Oktaeders ist ein Paar von elektrischen Kontakten angeordnet, von denen in Fig. 1 lediglich ein Paar von Kontakten mit den Bezugszeichen 38, 40 verse¬ hen ist. Sammelt sich das Quecksilber 24 beispielsweise im Bereich der Spitze 36 des Gehäuses 22, so stellt es eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kon¬ takten 38 und.40 her, so daß zwischen den Kontakten 38, 40 beispielsweise ein Steuerstrom fließen kann, auf¬ grund dessen die Steuereinheit 18 erkennt, daß sich das Quecksilber 24 im Bereich der Spitze 36 gesammelt hat. Auf diese Weise ist in der Steuereinheit 18 feststell¬ bar, daß sich das Gehäuse 24 in der in Fig. 1 darge¬ stellten Drehlage befindet. Da der erste Sensor 14 drehfest an dem Schweißkopf 4 angeordnet ist, ist auf diese Weise erkennbar, daß sich der Schweißkopf 4 in der in Fig. 1 dargestellten Position befindet.
Wird der Schweißkopf 4 aus dieser Position um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Drehachse um 90° in Fig. 1 im Uhrzeigersinn gedreht, so sammelt sich das Quecksilber 24 im Bereich der Spitze 30 und stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den dieser
Spitze 30 zugeordneten Kontakten her, so daß zwischen diesen Kontakten ein Steuerstrom fließen kann. Auf die¬ se Weise ist durch die Steuereinheit 18 feststellbar, daß sich das Gehäuse 22 und damit auch der Schweißkopf 4 in einer gegenüber Fig. 1 bzw. Fig. 3 um 90° im Uhr¬ zeigersinn gedrehten Drehlage befindet. In hierzu ent¬ sprechender Weise sind beliebige Änderungen der Drehla¬ ge des Gehäuses 22 und damit des Schweißkopfes 4 um alle drei Achsen im Raum erkennbar. Die Anordnung von Paaren von Kontakten 38, 40 an den Spitzen 26, 28, 30, 32, 34, 36 des Gehäuses ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Um die Erkennung von Lageänderungen genauer zu gestalten, können zusätz- liehe Paare von Kontakten 38, 40 vorgesehen sein.
Darüber hinaus kann unter Beibehaltung des Grund¬ prinzips des in Fig. 3 dargestellten ersten Sensors 14 dessen Gehäuse 20 auch anders ausgebildet sein, bei¬ spielsweise als Kugel 42, wie in Fig. 4 dargestellt. Durch entsprechende Wahl der Anzahl und Anordnung der Paare von elektrischen Kontakten 38, 40 ist eine be¬ sonders genaue Erkennung von Änderungen der Drehlage des Gehäuses 22 des ersten Sensors 14 und damit des Schweißkopfes 4 ermöglicht. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung wird nachfolgend anhand der Figuren 5 bis 9 näher erläutert .
Beispielhalber soll das Verschweißen von vier Platten 44, 46, 48, 50, die sich in Fig. 5 senkrecht zur Zeichenebene erstrecken, mit einer fünften Platte 52, die in Fig. 5 in der Zeichenebene liegt, beschrie¬ ben werden.
Zum Verschweißen der Platte 44 mit der Platte 52 wird der Schweißkopf 4 in Fig. 5 nach links in Richtung eines Pfeiles 54 entlang des Stoßbereiches der Platten 44, 52 bewegt, wobei sich zwischen dem in Fig. 5 nicht ■ dargestellten Schweißdraht und den miteinander zu ver¬ schweißenden Platten 44, 52 ein Lichtbogen bildet, der zur Bildung einer Schweißverbindung in Form einer Schweißnaht führt. Die Quelle 6 führt hierbei dem
Schweißkopf 4 einen Schweißstrom mit einer Amplitude von beispielsweise 150 A zu. Während des Schweißvorgan¬ ges fühlt der erste Sensor 14 die Drehlage des Schwei߬ kopfes 4 relativ zu der in Fig. 1 und 5 dargestellten Bezugslage ab, während der zweite Sensor 16 die Ge¬ schwindigkeit der Bewegung des Schweißkopfes 4 in Rich¬ tung des Pfeiles 54 abfühlt.
Wird anhand des Ausgangssignales des zweiten Sen- sors 16 festgestellt, daß sich die Geschwindigkeit, mit der der Schweißkopf 4 von einem Werker in Richtung des Pfeiles 54 bewegt, erhöht wird, so wird ein entspre¬ chendes Signal von der Steuereinheit 18 zu dem Steuer¬ gerät der Quelle 6 übertragen, die daraufhin zur Kon- stanthaltung der Streckenenergie die Amplitude des Schweißstromes erhöht. Wird demgegenüber durch den zweiten Sensor 16 festgestellt, daß sich die Geschwin¬ digkeit, mit der der Schweißkopf 4 in Richtung des Pfeiles 54 bewegt wird, verringert, so übermittelt die Steuereinheit 18 dem Steuergerät 20 ein entsprechendes Signal, das daraufhin die Amplitude des von der Quelle 6 bereitgestellten Schweißstromes verringert. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Streckenenergie wäh¬ rend des Schweißvorganges konstant bleibt . Wird die Drehlage des Schweißkopfes 4 beispiels¬ weise um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse verändert, wie in Fig. 6 dargestellt, so wird diese Änderung der Drehlage durch den ersten Sensor 14 erfaßt und ein entsprechendes Signal durch die Steuer- einheit 18 an das Steuergerät 20 übermittelt. Das Steu¬ ergerät 20 kann daraufhin wenigstens eine Kenngröße des Schweißverfahrens, beispielsweise wiederum die Amplitu¬ de des Schweißstromes, beeinflussen, um ein optimales Schweißergebnis zu erhalten. Wird der Schweißkopf 4 erneut um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse gedreht, um zwischen der Platte 46 und der Platte 52 eine Schweißnaht zu bilden und wird dementsprechend in der Steigposition geschweißt, so wird die Änderung der Drehlage durch den ersten Sensor 14 erfaßt, und die Steuereinheit 18 über¬ mittelt dem Steuergerat 20 der Quelle 6 ein entspre¬ chendes Signal . Da beim Schweißen in der Steigposition mit einer geringeren Geschwindigkeit geschweißt wird als beim Schweißen in der Wannenposition, verringert das Steuergerat 20 daraufhin den Schweißstrom, der dann beispielsweise 90 A betragen kann. Wird durch den zwei¬ ten Sensor 16 festgestellt, daß sich der Schweißkopf nicht mit einer im wesentlichen konstanten Geschwmdig- keit entlang der zu bildenden Schweißnaht bewegt, son¬ dern m einer intermittierenden Bewegung mit zwischen¬ zeitigem Stillstand und darauffolgender Beschleunigung, so kann das Steuergerat 20 den Schweißstrom so steuern, daß wahrend einer Bewegung des Schweißkopfes 4 mit re- lativ hoher Geschwindigkeit ein relativ hoher Schwei߬ strom und wahrend einer Bewegung des Schweißkopfes 4 mit relativ geringer Geschwindigkeit, insbesondere beim Stillstand, ein verringerter Schweißstrom verwendet wird. Wird der Schweißkopf 4 erneut um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse gedreht, wie in Fig 8 dargestellt, so kann das Steuergerat 20 in Abhängig¬ keit von dem Ausgangssignal der Sensoren 14, 16 und einem sich daraus ergebenden Ausgangssignal der Steuer- einheit 18 erneut wenigstens eine Kenngroße des
Schweißverfahrens, beispielsweise die Amplitude des Schweißstromes beeinflussen, beispielsweise erhohen.
Wird anhand des Ausgangssignales des ersten Sen¬ sors 14 festgestellt, daß der Schweißkopf 4 erneut um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse ge¬ dreht wurde und nunmehr die in Fig. 9 dargestellte Drehlage einnimmt, in der der Schweißkopf 4 gegenüber der in Fig. 5 dargestellten Bezugslage um 180° gedreht ist, so ergibt sich daraus, daß der Schweißkopf 4 zum Schweißen in Überkopfposition verwendet wird. In Abhän¬ gigkeit von einem entsprechenden Ausgangssign-al des ersten Sensors 14 und einem sich daraus ergebenden Aus¬ gangssignal der Steuereinheit 18 verringert das Steuer- gerät 20 der Quelle 6 die Amplitude des Schweißstromes daraufhin so weit, daß das Material der miteinander zu verschweißenden Platten 48, 52 gerade noch so weit ver¬ flüssigt wird, wie dies zur Bildung einer Schweißver¬ bindung erforderlich ist, gleichzeitig ein Herabtropfen des Materiales jedoch verhindert ist. Beispielsweise kann die Amplitude des Schweißstromes beim Schweißen in Überkopfposition auf 80 A verringert werden.
In hierzu entsprechender Weise kann der Schwei߬ strom erneut erhöht werden, wenn anhand des Ausgangs- signales des ersten Sensors 14 festgestellt wird, daß der Schweißkopf 4 erneut gedreht wird, um in Fallposi¬ tion eine Schweißnaht zwischen der Platte 50 und der Platte 52 zu bilden.
Somit können die zur Verbindung der Platten 44, 46, 48, 50 erforderlichen Schweißnähte ohne Aussetzen des Lichtbogens gebildet werden, wobei die Beeinflus¬ sung von Kenngrößen des Schweißverfahrens, bei dem be¬ schriebenen Ausführungsbeispiel des Schweißstromes, automatisch durch die Steuereinheit 18 bzw. das Steuer- gerät 20 in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Sen¬ soren 14, 16 der Sensormittel erfolgt, ohne daß hierfür ein manueller Eingriff eines Werkers erforderlich ist. Das Steuergerät 20 kann hierbei so vorprogrammiert sein, daß das Schweißergebnis in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage bzw. Lageänderung des Schweißkopfes 4 optimiert wird.
Da die Beeinflussung von Kenngrößen des Schwei߬ verfahrens automatisch erfolgt, ist ein manueller Ein¬ griff eines Werkers grundsätzlich nicht erforderlich. Um einem Werker einen manuellen Eingriff zu ermögli¬ chen, kann ggf. eine Bedieneinrichtung 56 (vgl. Fig. 1) , beispielsweise zur manuellen Anwahl bestimmter Schweißprogramme, vorgesehen sein, und das jeweils an- gewählte Schweißgrogramm kann über eine Anzeigeeinrich¬ tung 58 angezeigt werden.
Fig. 10 stellt ein Kennlinienfeld dar, wobei Al bis An unterschiedliche Schweißaufgaben bezeichnen und Pl bis Pn unterschiedliche Positionen des Schweißkopfes bezeichnen. In diesem Kennlinienfeld kann die Zuordnung von Werten der Kenngrößen in Abhängigkeit von der je¬ weiligen Schweißaufgabe und in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Schweißkopfes erfolgen, wobei die Schweißaufgaben sich beispielsweise hinsichtlich der Dicke und/oder des Materials der miteinander zu verschweißenden Werkstücke unterscheiden können.
In Fig. 11 ist stark schematisiert ein Behälter dargestellt, der aus miteinander zu verschweißenden Blechen gebildet wird. Vor der Durchführung von Schweißvorgängen mittels der in Fig. 11 nicht dargestellten erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 2 wird diese zunächst an einen Refe¬ renzpunkt PO bewegt . Im Rahmen eines Lernmodus der Schweißvorrichtung 2 ist vorher festgelegt und in einem Speicher abgespeichert worden, daß ausgehend von einem Punkt Pl eine erste Schweißaufgabe, nämlich das Bilden einer Schweißnaht in Wannenlage zwischen einem Boden¬ blech 60 und einem vertikalen Seitenblech 62, ausgehend von einem Punkt P2 eine zweite Schweißaufgabe, nämlich das Bilden einer Schweißnaht als Steignaht zwischen einem vertikalen Seitenblech 64 und einem vertikalen Seitenblech 66 und ausgehend von einem Punkt P3 eine dritte Schweißaufgabe, nämlich das Bilden einer Schweißnaht als Überkopfnaht zwischen dem vertikalen Seitenblech 66 und einem oberen Blech 68 auszuführen ist .
Hierzu wird die erfindungsgemäße Schweißvorrich¬ tung 2 zunächst an den Referenzpunkt PO bewegt und das Erreichen des Referenzpunktes PO durch Betätigen bei¬ spielsweise einer Taste der Bedieneinrichtung 56 den Steuerungsmitteln angezeigt . Wird die Schweißvorrich¬ tung 2 ausgehend von dem Referenzpunkt PO bewegt, so erfassen die Sensormittel die Lage und/oder Lageande- rungen der Schweißvorrichtung im dreidimensionalen
Raum. Wird die Schweißvorrichtung beispielsweise ent¬ lang der x-Achse bewegt, so wird diese Bewegung durch die Sensormittel erfaßt. Beim Erreichen des Punktes Pl ordnen die Steuermittel den Kenngrößen des Schweißver- fahrens Werte zu, die an die dort auszuführende
Schweißaufgabe, nämlich das Schweißen in Wannenlage, optimal angepaßt sind. Der Werker kann somit die Schweißnaht zwischen dem vertikalen Seitenblech 62 und dem Bodenblech 60 erzeugen. Wird die Schweißvorrichtung daran anschließend in Richtung auf den Punkt P2 bewegt, so fühlen die Sensor¬ mittel erneut die Lage des Arbeitskopfes der Schwei߬ vorrichtung 2 bzw. Lageänderungen im dreidimensionalen Raum ab. Ein Erreichen des Punktes P2 wird den Steue- rungsmitteln durch entsprechende Ausgangssignale der
Sensormittel angezeigt, wobei die Steuerungsmittel den Kenngrößen des Schweißverfahrens daraufhin Werte zu¬ ordnen, die an die ausgehend von dem Punkt P2 auszufüh¬ rende Schweißaufgabe, nämlich das Bilden einer Schweiß- naht als Steignaht zwischen den Blechen 64, 68 optimal angepaßt sind. Daran anschließend kann der Werker die entsprechende Schweißnaht bilden.
Wird die Schweißvorrichtung 2 daran- anschließend in Richtung auf den Punkt P3 bewegt, so fühlen die Sen- sormittel erneut die Lage des Schweißkopfes 4 der Schweißvorrichtung 2 bzw. Lageänderungen im dreidimen¬ sionalen Raum ab. Zeigen Ausgangssignale der Sensor¬ mittel den Steuerungsmitteln an, daß sich der Schweiß- köpf 4 der Schweißvorrichtung 2 an dem Punkt P3 befin¬ det, so ordnen die Steuerungsmittel daraufhin den Kenn¬ größen des Schweißverfahrens Werte zu, die an die dann auszuführende Schweißaufgabe, nämlich das Bilden einer Schweißnaht in Überkopfposition, optimal angepaßt sind. Daran anschließend kann der Werker die entsprechende Schweißnaht bilden.
Auf diese Weise ist eine vollautomatische Lageer¬ kennung in Bezug auf die Lage des Schweißkopfes 4 der Schweißvorrichtung 2 und eine vollautomatische Anpas- sung der Werte der Kenngrößen des Schweißverfahrens an die jeweils auszuführende Schweißaufgabe ausgeführt. Hierbei können beliebige Kenngrößen des Schweißverfah¬ rens herangezogen und beeinflußt werden. So ist es bei¬ spielsweise möglich, nicht nur die jeweilige Lage des Schweißkopfes 4 in die Beeinflussung der Kenngrößen emzubeziehen, sondern beispielsweise auch die Dicke der miteinander zu verschweißenden Bleche. Hinsichtlich zweier ähnlicher Schweißaufgaben, die an unterschiedli¬ chen Stellen auszuführen sind, jedoch sich beispiels- weise jeweils auf ein Schweißen in Wannenlage beziehen, kann bei der Durchführung der ersten Schweißaufgabe beispielsweise mit einem Schweißstrom gearbeitet wer¬ den, der an eine Verschweißung dickerer Bleche mitein¬ ander angepaßt ist, während bei der zweiten Schweißauf- gäbe mit einem Schweißstrom gearbeitet werden kann, der an eine Verschweißung dünnerer Bleche angepaßt ist . Auf diese Weise ergibt sich eine besonders hohe Flexibili¬ tät hinsichtlich der Beeinflussung der Kenngrößen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Ausführung eines Füge-, Trenn¬ oder Oberflächenbehandlungsverfahrens, insbesondere eines Schweißverfahrens,
mit einem Arbeitskopf zum Einwirken auf zu bearbeitende Werkstücke, insbesondere einem Schweißkopf zur Abgabe von Schweißenergie an zu verschweißende Werkstücke,
gekennzeichnet durch
Sensormitte'l zum Abfühlen der Lage und/oder von Lageän¬ derungen des Arbeitskopfes (4) und/oder einem Bezugs¬ punkt im Raum relativ zu einer Bezugslage des Arbeits¬ kopfes (4) und/oder zu den zu bearbeitenden, insbeson- dere zu verschweißenden Werkstücken, derart, daß wenig¬ stens eine Kenngröße des Füge-, Trenn- oder Oberflä¬ chenbehandlungsverfahrens, insbesondere des Schwei߬ verfahrens, in Abhängigkeit von der abgefühlten Lage und/oder Lageänderung beeinflußbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mit den Sensormitteln verbundene Steuermittel (18) zur selbsttätigen Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer Kenngröße des Füge-, Trenn- oder Oberflächenbe- handlungsverfahrens, insbesondere des Schweißverfah¬ rens, in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder Lageänderung des Arbeitskop¬ fes (4) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Vorrichtung als Schweißvorrich¬ tung zur Ausführung eines Schweißverfahrens und der Arbeitskopf als Schweißkopf zur Abgabe von Schweißener- gie an die zu verschweißenden Werkstücke ausgebildet ist .
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Steuermittel (18) mit einer den Schweißkopf (4) mit Schweißenergie versorgenden
Schweißenergie-Quelle (6) zur Ansteuerung derselben verbunden sind, derart, daß wenigstens eine Kenngröße des Schweißverfahrens in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder Lageänderung des Schweißkopfes (4) an der Schweißenergie-Quelle (6) Steuer- und/oder regelbar ist .
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel we- nigstens einen Sensor (14) zum Abfühlen einer Rota¬ tionslage und/oder von rotativen Lageänderungen des Arbeitskopfes (4) aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel we¬ nigstens einen Sensor (16) zum Abfühlen translatori¬ scher Lageänderungen des Arbeitskopfes (4) aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Sensor (16) die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einer translatorischen und/oder rotativen Bewegung des Arbeitskopfes (4) abfühlt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf (4) während des Bearbeitungsvorganges von Hand oder durch eine Handhabungseinrichtung, insbesondere einen Schweißroboter führbar ist .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren ein Wi¬ derstands-Schweißverfahren ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren ein Strahlschweißverfahren ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da- durch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren ein Gas¬ schmelz-Schweißverfahren ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren ein Lichtbogen-Schweißverfahren ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Schweißverfahren ein Schutzgas-Lichtbogen- Schweißverfahren ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren ein Bol¬ zenschweißverfahren ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren ein La¬ serstrahl-Schweißverfahren ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 9, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von einer durch die Sensormittel abgefühlten Lage und/oder Lageänderung des Schweißkopfes (4) beeinflußbaren Kenngrößen des Schweißverfahrens wenigstens
die Amplitude und/oder die Signalform, insbesondere Pulsform, und/oder die Pulsfrequenz und/oder - die Pulsmodulation
eines Schweißstromes und/oder einer Schweißspannung umfassen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 14, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel abgefühlten Lage bzw. Lageänderung des Schweißkopfes (4) beeinflußbaren Kenngrößen des Schweißverfahrens eine Anpreßkraft wenigstens einer Schweißelektrode des Schweißkopfes an eines der zu ver¬ schweißenden Werkstücke umfassen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich¬ net, daß die in Abhängigkeit von der durch die Sensor- mittel abgefühlten Lage bzw. Lageänderung des Schwei߬ kopfes (4) beeinflußbaren Kenngrößen des Schweißverfah¬ rens eine Zuführgeschwindigkeit wenigstens eines an dem Schweißkopf (4) geführten Schweißdrahtes (8) umfassen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Schwei߬ brenner ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor¬ richtung eine Farbsprühvorrichtung, insbesondere eine Farbsprühpistole ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor¬ richtung eine Klebevorrichtung, insbesondere Klebepi¬ stole, beispielsweise Heißklebepistole ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (14, 16) der Sensormittel an dem Arbeitskopf (4) an¬ geordnet, insbesondere in den Arbeitskopf (4) inte¬ griert ist .
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor der Sensormittel am Körper eines die Vorrichtung (2) benutzenden Werkers, insbesondere an dessen Hand oder Arm, tragbar ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugslage des Arbeitskopfes (4) und/oder ein Bezugspunkt im Raum durch einen Werker und/oder durch die Steuermittel (18) wählbar ist .
25. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 24, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Steuermittel in Abhängigkeit von der gewählten Bezugslage und/oder der durch die Sensor¬ mittel abgefühlten Lage und/oder von Lageänderungen des Arbeitskopfes den Kenngrößen des Verfahrens vorbestimm¬ te Werte zuordnen.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel Kenngrößen des Verfahrens während des Bearbeitungsvorganges selbsttätig steuern bzw. regeln.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, gekennzeichnet durch eine' Anzeigeeinrichtung (58) zur Anzeige eines durch die Steuermittel in Abhängig¬ keit von Ausgangssignalen der Sensormittel gewählten Betriebsmodus der Vorrichtung.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, gekennzeichnet durch eine Bedieneinrichtung (56) zur manuellen Auswahl eines Betriebsmodus der Vorrich- tung.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel die Kenngröße bzw. Kenngrößen so beeinflussen, daß das Ver- fahren unterbrechungsfrei durchführbar ist.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel die Kenngröße bzw. die Kenngrößen zeitkontinuierlich beein- flussen.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel die Kenn¬ größe bzw. die Kenngrößen zeitdiskret beeinflussen.
32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel die räumliche Lage und/oder räumliche Lageänderungen des Arbeitskopfes (4) im dreidimensionalen Raum erfassen.
33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlichen La¬ gen des Arbeitskopfes (4) unterschiedliche Werte wenig¬ stens einer Kenngröße des Füge-, Trenn- oder Oberflä- chenbehandlungsverfahrens zugeordnet sind und daß die Steuermittel der jeweiligen Kenngröße in Abhängigkeit von der durch die Sensormittel, abgefühlten Lage des Arbeitskopfes einen vorbestimmten Wert zuordnen.
34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer er¬ sten Lage des Arbeitskopfes (4) ein erster Wert wenig¬ stens einer Kenngröße und wenigstens einer zweiten Lage des Arbeitskopfes (4) ein zweiter Wert der Kenngröße oder der Kenngrößen zugeordnet ist und daß die Steuer¬ mittel der Kenngröße den ersten Wert zuordnen, wenn ein Ausgangssignal der Sensormittel anzeigt, daß sich der Arbeitskopf (4) in der ersten Lage befindet, und der Kenngröße den zweiten Wert zuordnen, wenn ein Ausgangs- signal der Sensormittel anzeigt, daß sich der Arbeits¬ kopf (4) in der zweiten Lage befindet.
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