DE19948043A1

DE19948043A1 - Roboterschweißzange

Info

Publication number: DE19948043A1
Application number: DE1999148043
Authority: DE
Inventors: Paul Gerhard Nickel
Original assignee: NIMAK AUTOMATISIERTE SCHWEISTE
Current assignee: NIMAK AUTOMATISIERTE SCHWEISTE
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Roboterschweißzange, bestehend aus zwei Zangenarmaturen mit jeweils einer Schweißelektrode, die relativ zueinander im Sinne einer Abstandsveränderung zwischen den Enden der Schweißelektroden in ihrer Lage mittels einer Antriebsvorrichtung (5) veränderlich sind. Die Antriebsvorrichtung besteht aus einer mit einer Schweißelektrodenarmatur (1) drehfest verbundenen Gewindespindel (6), die in einer Spindelmutter (7) geführt ist, die Teil eines Rotors (8) eines Antriebsmotors (9) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterschweißzan ge, bestehend aus zwei Zangenarmaturen mit jeweils einer Schweißelektrode, die relativ zueinander im Sinne einer Abstandsveränderung zwischen den Enden der Schweißelek troden in ihrer Lage mittels einer Antriebsvorrichtung veränderlich sind.

Bei derartigen bekannten Roboterschweißzangen erfolgt die Umsetzung der Motor-Drehbewegung in eine lineare Hin- und Herbewegung durch Zwischengetriebe, wodurch sich ein hoher Gewichtsanteil ergibt. Auch ist es bekannt, derartige Schweißzangen durch Pneumatik-Zylindereinheiten anzutrei ben. Derartige Antriebe besitzen hohe Herstellungskosten, zudem bestehen Probleme in bezug auf Prallschlag und die Ansprechgeschwindigkeit dieser Antriebseinheiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für eine Roboterschweißzange zu schaffen, die reduzierte Herstellungskosten mit einem verbesserten Handling verbindet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die An triebsvorrichtung aus einer drehfest mit der Schweißelek trodenarmatur verbundenen Gewindespindel besteht, die in einer Spindelmutter geführt ist, die ihrerseits Teil eines Rotors eines Antriebsmotors ist. Insbesondere ist der Antriebsmotor als elektrischer Servomotor mit einem Hohl wellenrotor ausgebildet, in dem die Spindelmutter einge bracht ist. Die Gewindespindel und die Spindelmutter bilden vorzugsweises einen Kugelgewindetrieb.

Erfindungsgemäß erfolgt die Umsetzung der Motor-Drehbewe gung in eine lineare Hin- und Herbewegung ohne Zwischenge triebe. Denn die Kugelrollspindel wird in die Motorachse der Kugelrollmutter eingesetzt. Hierbei dreht sich der Motor äußerlich nicht, sondern er schiebt die Spindel aus und ein wie bei einem Pneumatikzylinder. Da die Kugelroll spindel verdrehgesichert mit der Roboterzangenarmatur verbunden ist, ergibt sich eine lineare Aus- und Einwärts bewegung der Spindel.

Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Servomotor handelt es sich um einen 3-phasigen, 6-poligen Servomotor. Durch diesen Servomotorantrieb in Verbindung mit dem erfindungs gemäßen Spindeltrieb erfolgt eine schnellere und präzisere Bewegung der Roboterschweißzange. Ein erfindungsgemäßer Motor ist wartungsarm und hat eine hohe Lebensdauer.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Verfahr weg der Spindel und die Motorkraft unabhängig voneinander in einer programmierbaren Steuerung gesteuert bzw. geregelt werden können. Durch einen im inneren der Motorantriebsein heit vorgesehenen Resolver, d. h. einen induktiven Drehge ber, können die Öffnungs- und Schließbewegungen der Zangen armaturen bestimmt und kontrolliert werden, und zwar ent sprechend den jeweils gewünschten Vorgaben.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzip-Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißzange,

Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße An triebseinheit und

Fig. 3 ein Schaubild eines Funktionszyklus einer erfin dungsgemäßen Schweißzange.

Eine erfindungsgemäße Roboterschweißzange besteht aus zwei Zangenarmaturen 1, 2 mit jeweils einer Schweißelektrode 3, 4, die relativ zueinander im Sinne einer Abstandsverände rung zwischen den Enden der Schweißelektroden 3, 4 in ihrer Lage mittels einer Antriebsvorrichtung 5 veränderlich sind. Im vorliegenden Fall sind die Zangenarmaturen 1, 2 derart ausgebildet, daß sie um eine Schwenkachse X eine Schwenkbe wegung relativ zueinander durchführen können. Eine erfin dungsgemäße Antriebsvorrichtung 5 besteht aus einer mit der Zangenarmatur 1 drehfest verbundenen Gewindespindel 6, die in einer Spindelmutter 7 geführt ist. Die Spindelmutter 7 ist Teil eines Rotors 8 der Antriebseinheit 5. Der Rotor 8 ist Bestandteil eines Antriebsmotors 9, der als elektri scher Servomotor ausgebildet ist. Der Stator 8a des Servo motors 9 ist an der Zangenarmatur 1 befestigt. Der Rotor 8 ist als Hohlwellenrotor ausgebildet, in dem die Spindelmut ter 7 eingebracht ist. Hierzu besitzt der Hohlwellenrotor 8 einen im Durchmesser erweiterten Zylinderfortsatz 10, in dem die Spindelmutter 7 kraft- und formschlüssig eingesetzt ist. An ihrem innerhalb des Hohlwellenrotors 8 liegenden Ende weist die Gewindespindel 6 einen Zapfen 11 auf, auf dem eine Gleitlager-Radiallagereinheit 12 befestigt ist. Diese integrierte Gleit- und Radiallagerkombination 12 nimmt über das Gleitlager die Axialbewegung der Gewindespindel 6 innerhalb der Rotorhohlwelle 8 auf, und die Radiallager anordnung nimmt die Drehung des Hohlwellenrotors 8 auf, und zwar bei voller Belastbarkeit mit den auftretenden Quer kräften am Spindelende. Der Hohlwellenrotor 8 ist auf der Zangenseite mit Axial- und Radiallagern 13 versehen, die getrennt die entsprechenden Kräfte aufnehmen. Auf der anderen Seite des Motors wird die Lagerung durch ein schwimmendes Radiallager 14 bewirkt.

Die aus der Gewindespindel 6 und der Spindelmutter 7 gebildete Antriebseinheit ist vorteilhafterweise als Kugelgewindetrieb ausgebildet. Je nach Drehrichtung des Rotors 8 wird die Spindel 6 aus dem Rotor 8 heraus oder in ihn hinein gefahren.

Der erfindungsgemäße Servomotor ist vorteilhafterweise als 3-phasiger, 6-poliger Elektromotor ausgebildet. Im inneren der Motoreinheit ist an dem Hohlwellenrotor 8 ein vorzugs weise 2-poliger Resolver, d. h. induktiver Weggeber, an geordnet. Hiermit kann entsprechend der Drehung des Hohl wellenrotors 8 eine Steuerung mittels einer programmier baren Steuereinheit der Motorkraft und der Positionierung der Schweißzangen erfolgen. Die erfindungsgemäße program mierbare Steuereinheit erlaubt eine Steuerung des Servomo tors in Abhängigkeit von der Stromstärke und zudem eine Positionierungssteuerung für an das jeweilige zu verschwei ßende Werkstück angepaßte Öffnungs- und Schließwege der Roboterzangen.

Aus dem beiliegenden Funktionszyklus (Fig. 3) ist der Kraftverlauf bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Servoantriebs zu erkennen. Es ist der sehr steile Kraft anstieg entnehmbar, der beim Aufsetzen der Elektrode auf dem zu verschweißenden Gegenstand auftritt. Weiterhin ist erkennbar der zeitmäßig kurze Arbeitshub.

Die vorliegende Erfindung hat insbesondere auch die Vor teile, daß die Öffnungs- und Schließwege individuell dem Werkstück angepaßt werden können und die gesamte Einrich tung an jedem handelsüblichen Roboter angeschlossen und betrieben werden kann. Auch ist es möglich, die gesamte Einrichtung gegen pneumatische Antriebseinheiten auszutau schen.

Die erfindungsgemäße Roboterschweißzange zeichnet sich durch eine hohe Prozeßsicherheit aus, wodurch ein gestei gertes Qualitätsniveau erreicht wird. Es ist eine kon tinuierliche Schweißkraft vorhanden. Zudem können kurze, dem Werkstück angepaßte Schließ- und Öffnungswege einge stellt werden, wobei schnellere Öffnungs- und Schließge schwindigkeiten erreichbar sind. Es wird eine hohe Schweiß qualität durch einen gleichmäßigen Schweißlinsendurchmesser erreicht. Da kein Prallschlag auftritt, treten keine Blechverformungen und geringere Materialbelastungen auf. Zudem ist die erfindungsgemäße Roboterschweißzange war tungsarm und energiesparend, da teure Druckluftenergien nicht eingesetzt werden müssen.

Claims

1. Roboterschweißzange, bestehend aus zwei Zangenarmatu ren (1, 2) mit jeweils einer Schweißelektrode (3, 4), die relativ zueinander im Sinne einer Abstandsver änderung zwischen den Enden der Schweißelektroden (3, 4) in ihrer Lage mittels einer Antriebsvorrichtung (5) veränderlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einer mit einer Schweißelek trodenarmatur (1) drehfest verbundenen Gewindespindel (6) besteht, die in einer Spindelmutter (7) geführt ist, die Teil eines Rotors (8) eines Antriebsmotors (9) ist.

2. Roboterschweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (9) aus einem elektrischen Servomotor besteht und einen Hohlwellenrotor (8) aufweist, in dem die Spindelmutter (7) eingebracht ist.

3. Roboterschweißzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (6) und die Spindelmutter (7) einen Kugelgewindetrieb bilden.

4. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor als 3-phasiger, 6-poliger Elektromotor ausgebildet ist.

5. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlwellenrotor (8) ein 2-poliger Resolver vor gesehen ist.

6. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (9) in Abhängigkeit von der Stromstärke regelbar bzw. steuerbar ist und damit unterschiedliche Kräfte erzeugt werden können.

7. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (5) einen Wechselstrom-Servo- Regler mit programmierbarer Positionssteuerung auf weist.

8. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstellung der Schweißelektroden (3, 4) zueinander mittels einer Steuereinheit frei program mierbar ist.