DE19948043A1 - Robotic welding jaws has drive arrangement containing threaded spindle connected to rotate with one welding electrode fitting and guided in spindle nut forming part of drive motor rotor - Google Patents

Robotic welding jaws has drive arrangement containing threaded spindle connected to rotate with one welding electrode fitting and guided in spindle nut forming part of drive motor rotor

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Abstract

The arrangement has two jaws fittings (1,2) with welding electrodes (3,4) that can be varied in position relative to each other by altering the distance between their ends with a drive arrangement (5) containing a threaded spindle connected to rotate with one welding electrode fitting guided in a spindle nut forming part of a drive motor rotor. The motor is an electrical servo motor with a hollow shaft rotor in which the spindle nut is inserted.

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.The present invention relates to a robot welding gun consisting of two pliers fittings with one each Welding electrode that is relative to each other in the sense of a Distance change between the ends of the welding elec tread in position by means of a drive device are changeable.

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.In such known robot welding guns, the Implementation of the motor rotation in a linear back and forth Movement through intermediate gears, resulting in a high Weight fraction results. It is also known to be such Pneumatic cylinder units to drive welding guns ben. Such drives have high manufacturing costs, there are also problems with impact and the Response speed of these drive units.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für eine Roboterschweißzange zu schaffen, die reduzierte Herstellungskosten mit einem verbesserten Handling verbindet.The present invention has for its object a To create a drive unit for a robot welding gun the reduced manufacturing cost with an improved Handling connects.

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.According to the invention this is achieved in that the drive device from a rotationally fixed with the welding elec tread armature connected threaded spindle, which in a spindle nut, which in turn is part of a  Rotor of a drive motor is. In particular, the Drive motor as an electric servo motor with a hollow shaft rotor formed, in which the spindle nut turned is brought. Form the threaded spindle and the spindle nut preferably a ball screw drive.

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.According to the invention, the motor rotation is implemented movement in a linear reciprocating motion without intermediate drives. Because the ball screw is in the motor axis the ball roller nut used. Here the turns Externally not the motor, but it pushes out the spindle and one like a pneumatic cylinder. Because the ball roller spindle secured against rotation with the robot tongs fitting connected, there is a linear outward and inward direction movement of the spindle.

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.The servo motor used according to the invention is a 3-phase, 6-pole servo motor. By this servo motor in connection with the Invention According to the spindle drive is faster and more precise Movement of the robot welding gun. An inventive Motor is low-maintenance and has a long service life.

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.Furthermore, the invention provides that the method away from the spindle and the motor power independently controlled or regulated in a programmable controller can be. By being inside the motor drive intended resolver, d. H. an inductive rotation Above, the opening and closing movements of the pliers fittings are determined and checked, namely ent according to the desired specifications.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigen:Using those shown in the accompanying drawings Embodiment of the invention is explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Prinzip-Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißzange, Fig. 1 is a schematic representation of a welding gun according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße An­ triebseinheit und Fig. 2 shows a section through the drive unit according to the invention and

Fig. 3 ein Schaubild eines Funktionszyklus einer erfin­ dungsgemäßen Schweißzange. Fig. 3 is a diagram of a functional cycle of a welding gun according to the invention.

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.A robot welding gun according to the invention consists of two gun fittings 1 , 2 , each with a welding electrode 3 , 4 , the position of which can be varied relative to one another in the sense of a change in distance between the ends of the welding electrodes 3 , 4 by means of a drive device 5 . In the present case, the pliers fittings 1 , 2 are designed such that they can perform a swivel motion relative to one another about a swivel axis X. A drive device 5 according to the invention consists of a threaded spindle 6 which is connected in a rotationally fixed manner to the pliers fitting 1 and is guided in a spindle nut 7 . The spindle nut 7 is part of a rotor 8 of the drive unit 5 . The rotor 8 is part of a drive motor 9 , which is designed as an electrical servo shear. The stator 8 a of the servo motor 9 is attached to the pliers fitting 1 . The rotor 8 is designed as a hollow shaft rotor in which the Spindelmut ter 7 is introduced. For this purpose, the hollow shaft rotor 8 has an enlarged cylindrical extension 10 in which the spindle nut 7 is inserted in a non-positive and positive manner. At its end located within the hollow shaft rotor 8 , the threaded spindle 6 has a pin 11 on which a slide bearing / radial bearing unit 12 is fastened. This integrated sliding and radial bearing combination 12 receives via the slide bearing, the axial movement of the screw shaft 6 within the hollow rotor shaft 8, and an arrangement, the radial bearing receives the rotation of the hollow shaft rotor 8, to be precise at full load with the lateral forces at the spindle end. The hollow shaft rotor 8 is provided on the pliers side with axial and radial bearings 13 which separately absorb the corresponding forces. On the other side of the motor, the bearing is effected by a floating radial bearing 14 .

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.The drive unit formed from the threaded spindle 6 and the spindle nut 7 is advantageously designed as a ball screw drive. Depending on the direction of rotation of the rotor 8 , the spindle 6 is moved out of the rotor 8 or into it.

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. The servo motor according to the invention is advantageously designed as a 3-phase, 6-pole electric motor. Inside the motor unit on the hollow shaft rotor 8, a preferred 2-pole resolver, ie inductive displacement sensor, is arranged. This can be done according to the rotation of the hollow shaft rotor 8 control by means of a programmable control unit of the motor power and the positioning of the welding guns. The programmable control unit according to the invention allows control of the servomotors as a function of the current intensity and also a positioning control for the opening and closing paths of the robot tongs adapted to the respective workpiece to be welded.

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.The force curve when using a servo drive according to the invention can be seen from the enclosed functional cycle ( FIG. 3). The very steep increase in force that occurs when the electrode is placed on the object to be welded can be seen. The short working stroke is also evident.

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.The present invention in particular also has the front share that the opening and closing paths individually the Workpiece can be adjusted and the entire setup device connected to any commercially available robot and can be operated. It is also possible to use the entire Device to be replaced against pneumatic drive units .

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.The robot welding gun according to the invention stands out through a high level of process reliability, which means a quality level is reached. It is a con there is a level of welding power. In addition, short, closing and opening paths adapted to the workpiece are, with faster opening and closing speeds are attainable. It becomes a high sweat quality thanks to a uniform welding lens diameter reached. Since there is no impact, no kick occurs Sheet metal deformation and lower material loads. In addition, the robot welding gun according to the invention was Low-maintenance and energy-saving because of the expensive compressed air energy do not have to be used.

Claims (8)

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.1. Robot welding gun, consisting of two Zangenarmatu ren ( 1 , 2 ), each with a welding electrode ( 3 , 4 ), the position relative to each other in the sense of a change in distance between the ends of the welding electrodes ( 3 , 4 ) by means of a drive device ( 5 ) are variable, characterized in that the drive device consists of a with a welding electrode fitting ( 1 ) rotatably connected threaded spindle ( 6 ) which is guided in a spindle nut ( 7 ) which is part of a rotor ( 8 ) of a drive motor ( 9 ) . 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.2. Robot welding gun according to claim 1, characterized in that the drive motor ( 9 ) consists of an electric servo motor and has a hollow shaft rotor ( 8 ) in which the spindle nut ( 7 ) is introduced. 3. Roboterschweißzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (6) und die Spindelmutter (7) einen Kugelgewindetrieb bilden. 3. Robot welding gun according to claim 1 or 2, characterized in that the threaded spindle ( 6 ) and the spindle nut ( 7 ) form a ball screw drive. 4. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor als 3-phasiger, 6-poliger Elektromotor ausgebildet ist.4. Robot welding gun according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Servo motor as a 3-phase, 6-pole electric motor is trained. 5. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlwellenrotor (8) ein 2-poliger Resolver vor­ gesehen ist.5. Robot welding gun according to one of claims 1 to 4, characterized in that a 2-pole resolver is seen in front of the hollow shaft rotor ( 8 ). 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.6. Robot welding gun according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive motor ( 9 ) is adjustable or controllable as a function of the current intensity and thus different forces can be generated. 7. Roboterschweißzange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (5) einen Wechselstrom-Servo- Regler mit programmierbarer Positionssteuerung auf­ weist.7. Robot welding gun according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drive device ( 5 ) has an AC servo controller with programmable position control. 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.8. Robot welding gun according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrode position of the welding electrodes ( 3 , 4 ) to each other by means of a control unit is freely programmable.
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