Bolzenschweißvorrichtung mit verbesserter Anbindung des Bolzenschweißkopfs, sowie Adaptereinrichtung zur Befestigung des Bolzenschweißkopfs am Roboter

Die Erfindung betrifft eine Bolzenschweißvorrichtung für das automatisierte Verschweißen von Schweißbolzen an einer Werkstückoberfläche mittels Lichtbogen, umfassend einen Roboter und einen an dessen Roboterarm bzw. an dessen Roboterhand befestigten Bolzenschweißkopf.

Eine Bolzenschweißvorrichtung betreffender Art ist aus der EP 1 252 964 A2 bekannt. Zum Stand der Technik wird ergänzend auch auf die DE 200 03 127 U1 hingewiesen.

Die elektrische und pneumatische Anbindung und Versorgung eines an einem Roboter befestigten Bolzenschweißkopfs erfolgt bislang durch mehrere Elektrokabel und Pneumatikschläuche die, gegebenenfalls zu einem Kabel- und Schlauchpaket zu- sammengefasst, direkt mit dem Bolzenschweißkopf verbunden werden, wozu der Bolzenschweißkopf entsprechende Elektro- und Pneumatikanschlüsse aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenschweißvorrichtung betreffender Art anzugeben, die wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf eine erfindungsgemäße Adaptereinrichtung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.

Die erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung für das automatisierte Verschweißen von Schweißbolzen an einer Werkstückoberfläche mittels Lichtbogen umfasst einen Roboter, wobei es sich insbesondere um einen Mehrachsroboter handelt, und wenigstens einen an dessen Roboterarm (direkt oder indirekt) befestigten Bolzenschweißkopf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bolzenschweißkopf einen Anschlussflansch für die (direkte oder indirekte) lösbare Befestigung am Roboterarm aufweist, wobei der Anschlussflansch über integrierte Elektro- und Pneumatikanschlüsse verfügt, so dass die elektrische und pneumatische Anbindung und Versorgung des Bolzenschweißkopfs alleinig bzw. ausschließlich über den Anschlussflansch bzw. durch den Anschlussflansch erfolgt bzw. erfolgen kann.

Unter einer elektrischen und/oder pneumatischen Anbindung des Bolzenschweißkopfs kann insbesondere die Herstellung und Aufrechterhaltung von Versorgungs- und/oder Steuerverbindungen zum Bolzenschweißkopf verstanden werden. Durch die elektrische und pneumatische Anbindung des Bolzenschweißkopfs über den zum Bolzenschweißkopf gehörenden Anschlussflansch wird der Aufwand beim Montieren und Demontieren des Bolzenschweißkopfs, insbesondere beim Auswechseln, erheblich reduziert. Die elektrische und pneumatische Anbindung über den Anschlussflansch kann die Versorgung aller elektrischen und pneumatischen Verbraucher, bevorzugt auch einer pneumatisch und/oder elektromotorisch betriebenen Ladevorrichtung, umfassen. Die elektrische Anbindung über den Anschlussflansch kann insbesondere auch der Anbindung von elektronischen Einrichtungen des Bolzenschweißkopfs, bspw. für die Überwachung und/oder Steuerung des Schweißvorgangs und/oder Ladevorgangs, dienen.

Die bislang verteilt am Bolzenschweißkopf angeordneten Elektro- und Pneumatikanschlüsse entfallen, so dass eine kompakte Gestaltung des Bolzenschweißkopfs ermöglicht wird. Ferner entfallen außengeführte Leitungsverbindungen. Dadurch wird einerseits die Zugänglichkeit zur Schweißposition am Werkstück (bspw. im Kardantunnel einer Fahrzeugkarosserie) verbessert. Andererseits können die mit außengeführten Leitungsverbindungen einhergehenden Nachteile, wie Verschleiß und Beschädigungen durch Kollision, nicht eintreten. Die erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung soll insbesondere im Karosseriebau für Kraftfahrzeuge verwendet werden und kann bspw. bei Automobilherstellern oder Zulieferfirmen eingesetzt werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Bolzenschweißkopf ein Gehäuse aufweist und dass die Gehäusebodenplatte dieses Gehäuses als Anschlussflansch ausgebildet ist.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass am Roboterarm des Roboters (direkt oder indirekt) eine Adapterplatte mit integrierten Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüssen befestigt ist, mit der der Anschlussflansch des Bolzenschweißkopfs lösbar verbunden ist bzw. verbindbar ist.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Elektro- und Pneumatikanschlüsse im Anschlussflansch des Bolzenschweißkopfs und die Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüsse in der roboterseitigen Adapterplatte als lösbar ineinandergreifende Stecker und Kupplungen ausgebildet sind. Mit den Steckern und Kupplungen können beim Montieren des Bolzenschweißkopfs in einfacher Weise elektrische und pneumatische Verbindungen zum Bolzenschweißkopf hergestellt werden, die beim Demontieren des Bolzenschweißkopfs wieder getrennt werden. Ein separates Verbinden bzw. Trennen von Anschlüssen ist nicht erforderlich, womit auch die damit einhergehenden Nachteile (Zeitaufwand, Zugänglichkeit und dergleichen) entfallen.

Die Adapterplatte kann direkt am Roboter bzw. am Roboterarm befestigt sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Adapterplatte mittelbar über ein hohles Adapterstück am Roboterarm befestigt ist und dass Elektrokabel und Pneumatikschläuche zur Anbindung der Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüsse in der Adapterplatte geschützt im Inneren des hohlen Adapterstücks verlaufen bzw. verlegt sind. Die Elektrokabel und Pneumatikschläuche sind somit keiner Kollisionsgefahr und keinem Verschleiß, bspw. durch Kontakt mit dem Werkstück, ausgesetzt. Ferner wird die Zugänglichkeit zum Schweißort verbessert, wobei insbesondere auch einfachere Bewegungsbahnen für den Bolzenschweißkopf ermöglicht werden. Bei dem hohlen Adapterstück handelt es sich bevorzugt um ein Rohrstück, U-Profilstück, H- Profilstück (bzw. ein Doppel-T-Profilstück) oder dergleichen. Bevorzugt sind die im Inneren des hohlen Adapterstücks verlegten Elektrokabel und Pneumatikschläuche an wenigstens einem Anschluss seitlich nach außen geführt.

Bevorzugt weist der Bolzenschweißkopf eine elektromotorisch und/oder pneumatisch betriebene Ladevorrichtung auf, mit der die über einen Zuführanschluss zugeführten Bolzen aufgenommen und einem Greifer übergeben werden können. Die elektrische und/oder pneumatische Anbindung und Versorgung erfolgt bevorzugt ebenfalls über den Anschlussflansch des Bolzenschweißkopfs.

Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung dient der indirekten bzw. mittelbaren Befestigung eines Bolzenschweißkopfs an einem Roboter bzw. Roboterarm in einer erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung. Die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung umfasst zumindest:

- eine Adapterplatte mit integrierten Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüssen, mit der der Anschlussflansch des Bolzenschweißkopfs lösbar verbindbar ist,

- ein hohles Adapterstück, wobei Elektrokabel und Pneumatikschläuche zur Anbindung der Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüsse in der Adapterplatte geschützt im Inneren dieses hohlen Adapterstücks verlegt sind, und

- eine Flanschplatte, mit der die Adaptereinrichtung (direkt) am Roboterarm bzw. an der Roboterhand des Roboters befestigbar ist.

Weiterbildungen für die erfindungsgemäße Adaptereinrichtung ergeben sich analog zu den vorausgehenden und/oder nachfolgenden Erläuterungen in Bezug auf die erfindungsgemäße Bolzenschweißvorrichtung.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die einzige Figur näher erläutert. Die in der Figur beispielhaft gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die erfindungsgemäße Anbindung eines Bolzenschweißkopfs. Fig. 1 zeigt einen Bolzenschweißkopf 100, der über eine Adaptereinrichtung 300 an einem Roboterarm 210 eines im Weiteren nicht dargestellten Roboters 200 befestigt ist. Bezüglich des an sich bekannten Roboters 200 wird auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen. Über die Adaptereinrichtung 300 erfolgt auch die elektrische und pneumatische Anbindung des Bolzenschweißkopfs 100, wie nachfolgend erläutert.

Der Bolzenschweißkopf 100 weist ein Gehäuse 110 auf, in dem unter anderem elektrische und pneumatische Einrichtungen für dessen Betrieb untergebracht sind. Am Gehäuse 110 ist ein als Greifer ausgebildeter Schweißbolzenhalter 130 angeordnet, der an einer beweglichen Platte 140 befestigt ist. Mit 145 ist ein Faltenbalg und mit 135 ist eine Stromleitung für den Schweißstrom bezeichnet.

Der Bolzenschweißkopf 100 weist ferner einen Zuführanschluss 150 für die automatische Zuführung der zu verschweißenden Bolzen auf. Die Zuführung erfolgt durch ein externes Zuführgerät. Die über den Zuführanschluss 150 zugeführten Bolzen werden mit einer am Bolzenschweißkopf 100 verbauten Ladevorrichtung 160 einzeln aufgenommen und dem Greifer 130 übergeben. Zur Ladevorrichtung 160 gehört ein relativbeweglicher Ladeschieber bzw. Ladeschlitten 161 mit einem schwenkbaren Aufnehmer 162, der wenigstens einen über den Zuführanschluss 150 zugeführten und als nächstes zu verschweißenden Bolzen an einem Übergabepunkt aufnehmen, zum Greifer 130 transportieren und dort an diesen übergeben kann.

Der Zuführanschluss 150 und die Ladevorrichtung 160 können auch anders ausgestaltet sein. Der Bolzenschweißkopf 100 kann mehrere Zuführanschlüsse 150 für die Zuführung unterschiedlicher Bolzen aufweisen. Der Ladeschieber 161 der Ladevorrichtung 160 kann dementsprechend als Mehrfach-Ladeschieber ausgebildet sein, so dass dieser je nach Bedarf unterschiedliche, über verschiedene Zuführanschlüsse zugeführte Bolzen aufnehmen und dem Greifer 130 zuführen kann. Aus dem Stand der Technik sind ferner andere Systeme und Einrichtungen für die automatische Zuführung und Weitergabe der zu verschweißenden Bolzen bekannt, die ebenfalls an einer erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung zum Einsatz kommen können. Die zum Gehäuse 110 gehörende Gehäusebodenplatte 120 ist als Anschlussflansch ausgebildet. Mit dieser als Anschlussflansch ausgebildeten Gehäusebodenplatte 120 ist der Bolzenschweißkopf 100 lösbar an einer Adapterplatte 320 befestigt. Die lösbare Befestigung an der Adapterplatte 320 kann bspw. durch Verschrauben und/oder einen Klemmmechanismus erfolgen. Anstelle der Gehäusebodenplatte 120 kann auch ein anderes Wandungsteil des Gehäuses 110 als Anschlussflansch ausgebildet sein. Ferner kann eine separate mit dem Gehäuse 1 10 verbundene Anschlussplatte vorgesehen sein, die als Anschlussflansch dient.

Die Gehäusebodenplatte 120 weist integrierte Elektro- und Pneumatikanschlüsse 171 und 172 auf. In der Figur ist beispielhaft ein Elektroanschluss 171 und ein Pneumatikanschluss 172 dargestellt, wobei in Abhängigkeit der am Bolzenschweißkopf 100 vorhandenen Einrichtungen bzw. Verbraucher eine Vielzahl solcher Elektro- und Pneumatikanschlüsse 171 und 172 vorgesehen sein kann. Ferner ist denkbar, dass die Versorgung der Verbraucher am Bolzenschweißkopf 100 über Verteiler im Gehäuse 1 10 erfolgt, so dass aufgrund einer solchen Zusammenfassung die Anzahl der Anschlüsse 171 und 172 niedrig gehalten werden kann. Mindestens jedoch ist ein Elektroanschluss 171 und ein Pneumatikanschluss 172 vorgesehen, die eventuell zu einem einzelnen Kombianschluss 171/172 zusammengefasst sein können.

Korrespondierend zu den Elektro- und Pneumatikanschlüsse 171 und 172 in der Gehäusebodenplatte 120 weist die Adapterplatte 320 Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüsse 371 und 371 auf. Die Elektro- und Pneumatikanschlüsse 171 und 172 im Anschlussflansch 120 des Bolzenschweißkopfs 100 und die Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüsse 371 und 372 in der roboterseitigen Adapterplatte 320 sind als lösbar ineinandergreifende Stecker und Kupplungen ausgebildet, so dass beim Montieren bzw. Befestigen des Bolzenschweißkopfs 100 an die Adapterplatte 320 unmittelbar Steckverbindungen hergestellt werden, die beim Demontieren wieder getrennt werden. Die Stecker und Kupplungen 171 und 172 bzw. 371 und 372 sind baulich in die Gehäusebodenplatte 120 bzw. in die Adapterplatte 320 eingebunden. Bevorzugt handelt es sich bei den elektrischen Steckern und Kupplungen um mehrpolige Steckverbinder. Die elektrische und pneumatische Anbindung und Versorgung des Bolzenschweißkopfs 100, was insbesondere auch die Betriebsversorgung für die Ladevorrichtung 160 einschließt, erfolgt alleinig über die in der Gehäusebodenplatte 120 integrierten Elektro- und Pneumatikanschlüsse 171 und 172. Die Anbindung von elektronischen Einrichtungen im Bolzenschweißkopf 100, die bspw. der Überwachung und/oder Steuerung des Ladevorgangs (Zuführung und Weitergabe der zu verschweißenden Bolzen) und/oder des Schweißvorgangs dienen, kann auf gleiche Weise erfolgen.

Der Bolzenschweißkopf 100 ist indirekt bzw. mittelbar über eine Adaptereinrichtung 300 am Roboter 200 befestigt. Die nicht zum Bolzenschweißkopf 100 gehörende Adapterplatte 320 ist an einem hohlen rohrartigen Adapterstück 330 befestigt. Die Adapterplatte 320 und das rohrartige Adapterstück 330 bilden die Adaptereinrichtung 300, zu der auch eine Flanschplatte 310 gehört, mit der die Adaptereinrichtung 300 am Roboterarm 210 befestigt ist (bspw. mittels Verschraubung, wie gezeigt). Die Flanschplatte 310 und die Adapterplatte 320 sind bspw. mit den Endabschnitten des rohrartigen Adapterstücks 330 verschraubt oder verschweißt. Die Elektrokabel 341 (wobei es sich wenigstens um ein Elektrokabel handelt) und Pneumatikschläuche 342 (wobei es sich wenigstens um einen Pneumatikschlauch handelt) zur Anbindung der Elektro- und Pneumatikversorgungsanschlüsse 371 und 372 in der Adapterplatte 320 verlaufen im Inneren des rohrartigen Adapterstücks 330 und können, wie gezeigt, zu einem Kabel- und Schlauchpaket zusammengefasst sein.

Anstelle eines rohrartigen Adapterstücks 330 kann auch ein U-Profilstück oder H- Profilstück oder dergleichen verwendet werden, wobei die Elektrokabel 341 und Pneumatikschläuche 342 innerhalb einer durch die Profilschenkel gebildeten Profilkammer verlaufen bzw. verlegt sind.

In Nähe zur Flanschplatte 310 und somit entfernt vom Bolzenschweißkopf 100 sind die Elektrokabel 341 und Pneumatikschläuche 342 über wenigstens einen Anschluss 360 seitlich nach außen geführt. Der Anschluss 360 ist fest am rohrartigen Adapterstück 330 verbaut. Bei dem Anschluss 360 handelt es sich bspw. um einen als Stecker und/oder Kupplung ausgebildeten Kombianschluss, der elektrische und pneumatische Anschlusselemente umfassen kan. Alternativ können auch mehrere ge- trennte Anschlüsse vorgesehen sein, wobei es sich bei dem elektrischen Anschluss um einen mehrpoligen Steckverbinder (Stecker und/oder Kupplung) handeln kann. An dem Anschluss 360 ist eine zentrale Versorgungsleitung 400 (oder alternativ einzelne Versorgungsleitungen) lösbar angebunden.

In vorteilhafter Weise wird die zentrale Versorgungsleitung 400 (oder alternativ einzelne Versorgungsleitungen) nicht direkt mit dem Bolzenschweißkopf 100 verbunden. Die elektrische und pneumatische Anbindung und Versorgung des Bolzenschweißkopfs 100 erfolgt in der zuvor erläuterten Weise über die Adaptereinrichtung 300. Außengeführte Leitungsverbindungen (Elektrokabel und Pneumatikschläuche) und die damit einhergehenden Nachteile (Verschleiß und Kollisionsgefahr) entfallen. Beim Demontieren des Bolzenschweißkopfs 100 (bspw. bei Wartung, bei Reparatur und/oder beim Austausch) muss die Versorgungsleitung 400 nicht entfernt werden. Die als Kupplungen und Stecker ausgeführten Anschlüsse 171 , 172, 371 und 372 in der Gehäusebodenplatte 120 und in der Adapterplatte 320 ermöglichen eine schnelle und problemlose Montage und Demontage des Bolzenschweißkopfs 100 ohne längere Stillstandzeiten der Bolzenschwei ßvorrichtung .

Bezugszeichenliste

Bolzenschweißvorrichtung mit verbesserter Anbindunq des Bolzenschweißkopfs, sowie Adaptereinrichtung zur Befestigung des Bolzenschweißkopfs am Roboter

100 Bolzenschweißkopf

110 Gehäuse, Gehäuse

120 Gehäusebodenplatte, Anschlussflansch

130 Greifer

135 Stromleitung (zum Greifer)

140 Platte

145 Faltenbalg

150 Zuführanschluss

160 Ladevorrichtung

161 Ladeschieber, Ladeschlitten

162 Aufnehmer

171 Elektroanschluss (Bolzenschweißkopf)

172 Pneumatikanschluss (Bolzenschweißkopf)

200 Roboter

210 Roboterarm

300 Adaptereinrichtung

310 Flanschplatte

320 Adapterplatte

330 Adapterstück

341 Elektrokabel

342 Pneumatikschlauch

360 Anschluss

371 Elektroversorgungsanschluss

372 Pneumatikversorgungsanschluss

400 Versorgungsleitung