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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND MACHINE FOR CONNECTING A MAIN SUPPORT TO AT LEAST ONE ADD-ON PART BY WELDING USING A SENSOR FOR MEASURING THE MAIN SUPPORT AND THE ADD-ON PART BEFORE WELDING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/005553
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for connecting a main support (3) to at least one temporarily-attached add-on piece by welding, whereby the main support with the temporarily-attached add-on piece is fixed on a mounting (2) and the add-on piece welded to the main support. The main support with the temporarily-attached add-on piece is measured in the fixed position by means of at least one sensor (10) and at least one computer (8) with corresponding software, whereby a three-dimensional actual model with actual dimensions of at least one feature of the main support and the add-on piece is generated. The welding is carried out by machine, whereby a welding head (20) is controlled by computer in moving over the main support and the add-on piece, using information regarding the type, thickness, and position of the welded seam corresponding to the welded seam for production. A device (1), for connecting a main support to at least one temporarily-attached add-on piece by welding, comprises a fixed mounting (2) for placing the main support with the temporarily attached add-on piece and a welding station (21) with a welding head. At least one sensor and at least one computer with corresponding software are provided for measurement of the main support with the temporarily-attached add-on piece and for generation of a three-dimensional actual model with actual dimensions of the main support and the add-on piece.

Inventors:
GUTSCH JAN-PETER (DE)
OTTE HERBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/007445
Publication Date:
January 19, 2006
Filing Date:
July 09, 2005
Export Citation:
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Assignee:
GUTSCH & EXNER SOFTWARE GMBH (DE)
GUTSCH JAN-PETER (DE)
OTTE HERBERT (DE)
International Classes:
B23K10/02; B23K26/30; B23K31/00; B23K37/02; B23K9/032; G05B19/401; (IPC1-7): B23K37/02; B23K9/032; B23K10/02; B23K26/30; B23K31/00; G05B19/401
Foreign References:
US20010010734A12001-08-02
EP1188510A22002-03-20
US6314631B12001-11-13
US20010010734A12001-08-02
EP1188510A22002-03-20
US6314631B12001-11-13
DE3443340A11986-05-28
GB2102597A1983-02-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 310 (M - 850) 14 July 1989 (1989-07-14)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 265 (M - 515) 10 September 1986 (1986-09-10)
Attorney, Agent or Firm:
Rehberg, Hüppe Partner +. (Göttingen, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verbinden eines Hauptträgers mit mindestens einem angehefteten Anbauteil durch Schweißen, indem der Hauptträger mit dem angehefteten Anbauteil auf einer Aufnahme ortsfest platziert wird und das Anbauteil an den Hauptträger angeschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptträger mit dem angehefteten Anbauteil in diesem ortsfest platzierten Zustand mittels mindestens einem Sensor und mindestens einem Computer mit zugehöriger Software vermessen wird, wobei ein räumliches IstModell mit Ist Dimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers und des Anbauteils in dem Computer erstellt wird, und dass das Schweißen maschinell durchgeführt wird, indem ein Schweißkopf durch den Computer unter Verwendung von Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht entsprechend der zu erbringenden Schweiß naht gesteuert über den Hauptträger und das Anbauteil geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein oder mehrere Entfernungssensoren und/oder ein oder mehrere Kameras eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor bei der Erstellung des räumlichen IstModells mit den IstDimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils ortsfest angeordnet ist oder relativ zu dem Hauptträger und dem Anbauteil bewegt wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das räumliche IstModell mit den IstDimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils in dem Computer gespeichert wird, und dass dem räumlichen IstModell Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden zu erbringenden Schweißnaht zugeordnet wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein SollModell mit SollDimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils und Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht in den Computer eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das IstModell mit dem SollModell im Computer verglichen wird, und dass die im SollModell enthaltene Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht auf das IstModell übertragen und der Schweißkopf damit gesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht in den Computer durch Einlesen oder Eingeben eines Typenkataloges erfolgt, der eine Zuordnung von insbesondere der Art und Dicke nach festgelegter Schweißnähte zu Typen von Anbauteilen, insbesondere unter Berücksichtigung der Größe und des Gewichts der Anbauteile, enthält, und dass der Schweißkopf von dem Computer entsprechend dem räumlichen IstModell unter Zuordnung von Schweißnahttypen gesteuert wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach oder während des Anheftens des Anbauteils an den Hauptträger die beabsichtigte Position sowie die Art und Dicke der Schweißnaht markiert wird, dass mit mindestens einer Kamera ein räumliches IstModell mit IstDimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers und des Anbauteils erstellt wird, und dass der Schweißkopf von dem Computer entsprechend der Markierung und dem räumlichen IstModell gesteuert wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach oder während des Anheftens des Anbauteils an den Hauptträger räumliche Kennzeichnungselemente, die die beabsichtigte Position sowie die Art und Dicke der Schweißnaht erkennbar machen, auf den Hauptträger und/oder das Anbauteil aufgebracht werden, dass das räumliche IstModell mit den IstDimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils sowie der Lage und Bedeutung der Kennzeichnungselemente im Computer erstellt wird, und dass der Schweißkopf von dem Computer entsprechend der Kenn Zeichnungselemente und dem räumlichen IstModell gesteuert wird.
10. Vorrichtung (1) zum Verbinden eines Hauptträgers (3) mit mindestens einem angehefteten Anbauteil (4) durch Schweißen, mit einer ortsfesten Aufnahme (2) für die Platzierung des Hauptträgers (3) mit dem angehefteten Anbauteil (4) und einer Schweiß Station (21) mit einem Schweißkopf (20), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Hauptträgers (3) mit dem angehefteten Anbauteil (4) und zur Erstellung eines räumlichen Ist Modells mit IstDimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers (3) und des Anbauteils (4) mindestens ein Sensor (10) und mindestens ein Computer (8) mit zugehöriger Software vorgesehen sind, und dass ein von dem Computer (8) ansteuerbarer Antrieb (15) für die Bewegung des Schweißkopfes (20) relativ zu dem Hauptträger (3) und dem Anbauteil (4) während des maschinellen Schweißens vorgesehen ist.
Description:
VERFAHREN UND MASCHINE ZUM VERBINDEN EINES HAUPTTRÄGERS MIT MINDESTENS EINEM ANBAUTEIL DURCH SCHWEISSEN UNTER VERWENDUNG EINES SENSORS ZUM VERMESSEN DES HAUPTTRÄGERS UND DES ANBAUTEILES VOR DEM SCHWEISSEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Hauptträgers mit mindestens einem angehefteten Anbauteil durch Schweißen, indem der Hauptträger mit dem angehefteten Anbauteil auf einer Aufnahme ortsfest platziert wird und das Anbauteil an den Hauptträger angeschweißt wird. Weiter wird eine Vorrichtung zum Verbinden eines Hauptträgers mit mindestens einem angehefteten Anbauteil durch Schweißen, mit einer ortsfesten Aufnahme für die Platzierung des Hauptträgers mit dem angehefteten Anbauteil und einer Schwei߬ station mit einem Schweißkopf aufgezeigt. Oft werden mehrere Anbauteile mit einem Hauptträger durch Schweißen verbunden. Hauptträger und Anbauteile unterscheiden sich nicht prinzipiell. Hauptträger und Anbauteil können also auch zwei identische Teile darstellen. In der Regel ist der Hauptträger das größte Anbauteil und damit größer als die übrigen Anbauteile. Auch wenn nachfolgend Maßnahmen an einem Anbauteil beschrieben werden, bezieht sich das immer auf ein oder mehrere Anbauteile.

STAND DER TECHNIK

Beim Schweißen werden in der Regel ein Hauptträger und mehrere Anbauteile miteinander verbunden. Hauptträger und Anbauteile sind vorher separat bearbeitet (erstellt) worden. Bei der Bearbeitung des Hauptträgers und/oder der Anbauteile werden auch Markierungen angebracht, und zwar an den Stellen, an denen später die Anbauteile angeschweißt werden sollen. Bei der Vorbereitung für das Heften mit nachfolgendem Schweißen wird der Haupt¬ träger, also das größte Werkstück, aufgebockt und damit ortsfest aufgelagert. Es erfolgt ein manuelles Anheften der Anbauteile an den vorher an dem Hauptträger und/oder an den Anbauteilen angebrachten Markierungen. Es ist auch bekannt, entsprechend den Vorgaben der Zeichnung den Anheftort am Hauptträger manuell auszumessen und das Anheften manuell durchzuführen. Für den sich dann anschließenden Schweißvorgang bleibt der Hauptträger ortsfest aufgelagert oder er wird an einem weiteren Ort erneut aufgebockt. Die Schweißnähte zur Verbindung der Anbauteile mit dem Hauptträger werden wiederum manuell, also von Hand, angebracht, so dass die Genauigkeit der Schweißnähte von der Sorgfalt und der Erfahrung des Schweißers abhängig sind. Solche Schweißarbeiten sind sehr lohnintensiv. Es besteht die Gefahr, dass durch örtlich falsches Anheften auch die Schweißnaht dann an der falschen Stelle angebracht wird, so dass sich Fehler fortpflanzen, da sie von dem manuell arbeitenden Schweißer nicht erkannt werden.

Es ist weiterhin bekannt, ausgehend von einem Werkstück aus einem Hauptträger mit mindestens einem angehefteten Anbauteil einen Schweißapparat einzusetzen. Der Schwei߬ apparat weist einen Schweißkopf auf und besitzt einen Antrieb, mit dem er sich relativ zum Werkstück bewegt. Der Apparat wird manuell an das Werkstück an der Stelle angesetzt, an der die Schweißnaht gezogen werden soll. Die Vortriebsgeschwindigkeit des Antriebs, die Art, Form und Dicke der Schweißnaht werden am Schweißapparat eingestellt. Während der Anbringung der Schweißnaht führt sich der Schweißapparat an dem Werkstück. Dieser bekannte Schweißapparat wird insbesondere bei der Erstellung langer gerader Schwei߬ nähte eingesetzt.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit dem ein Hauptträger und mindestens ein Anbauteil, die bereits durch Heften relativ zueinander festgelegt sind, durch Schweißen miteinander verbunden werden können. Die Schweißarbeiten sollen weniger lohnintensiv und mit höherer Genauigkeit durchführbar sein.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst. BESCHREIBUNG PER ERFINDUNG

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Hauptträger mit dem angehefteten Anbau¬ teil zunächst ortsfest zu platzieren. Dies bezieht sich zumindest auf die Zeit, in der eine einzige Schweißnaht angebracht wird. Für andere Schweißnähte mag es sinnvoll sein, das Werkstück aus Hauptträger und Anbauteil zu wenden und dann wiederum ortsfest zu platzieren. In diesem ortsfesten Zustand wird das Werkstück mittels mindestens einem Sensor und einem Computer mit zugehöriger Software vermessen, wobei ein rechnerisches räumliches Ist-Modell mit Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils in dem Computer entsteht. Dies kann sich auf ein Gesamt-Ist-Modell oder ein Detail-Ist-Modell beziehen. Das Schweißen wird maschinell durchgeführt, indem ein Schweißkopf durch den Computer unter Verwendung von Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht entsprechend der zu erbringenden Schweißnaht gesteuert über das Werkstück, also den Hauptträger und das Anbauteil, geführt wird. Die Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht entsprechend der zu erbringenden Schweißnaht kann dabei auf unterschiedlichen Wegen bereitgestellt und verarbeitet werden. Auch die Art und insbesondere die Größe und das Gewicht des Hauptträgers und des Anbauteils sind Bestandteil der Information und wirken sich auf die betreffende zu erstellende Schweißnaht aus. Unter Einsatz eines oder mehrerer Sensoren und des Computers mit der zugehörigen Software werden die zu erzeugenden Schweiß- nähte im Raum lokalisiert, also zumindest der Art, Dicke und Lage nach festgelegt. Mit den dabei entstehenden oder erzeugten Signalen wird dann der Schweißkopf einer Schwei߬ station gezielt gesteuert und relativ zum Werkstück bewegt, wobei die betreffende Schwei߬ naht entsteht. Der Schweißkopf wird durch den Computer und mittels eines Antriebs auf die lokalisierte Schweißnaht positioniert und während des Schweißvorgangs entlang der lokalisierten Schweißnaht geführt. Die Lokalisierung und die Ausführung der Schweißnaht kann Schweißnaht für Schweißnaht erfolgen. Andererseits ist es auch möglich, zunächst sämtliche Schweißnähte zu lokalisieren und dann eine Schweißnaht nach der anderen auszuführen.

Als Sensor kann ein oder mehrere Entfernungssensoren und/oder ein oder mehrere Kameras eingesetzt werden. Mit den Entfernungssensoren werden Entfernungen gemessen, z. B. zwischen einem Bezugskoordinatensystem und einzelnen Punkten auf dem Werkstück. Aus den Koordinaten der Punkte entsteht im Computer ein räumliches Ist-Modell mit Ist- Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils. Unter Verwendung der Koordinaten der - A -

Punkte wird die Lokalisierung durchgeführt und über den Computer der Schweißkopf eingestellt, in Position relativ zu dem Werkstück gebracht und der Antrieb des Schwei߬ kopfes angesteuert. Das räumliche Ist-Modell kann auch mit einer oder mehreren Kameras erzeugt werden. Dabei werden vorzugsweise mehrere Aufnahmen erstellt und im Computer verarbeitet bis ein räumliches Ist-Modell hinreichender Genauigkeit entsteht.

Der Sensor kann bei der Erstellung des räumlichen Ist-Modells mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils ortsfest angeordnet sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Anzahl der Entfernungssensoren und/oder der Kameras zu erhöhen, um gleichzeitig mehrere Messungen durchführen zu können und so die Erstellungszeit für das räumliche Ist- Modell klein zu halten. Es ist aber auch möglich, den Sensor bei der Erstellung des räumlichen Ist-Modells mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils relativ zu dem Hauptträger und dem Anbauteil zu bewegen. Dabei ist die Anzahl der Sensoren vorteilhaft klein und es ergibt sich eine hohe Genauigkeit des räumlichen Ist-Modells.

Das räumliche Ist-Modell mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils wird mit entsprechender Software in dem Computer gespeichert. Die Anzeige eines Bildes ist nicht erforderlich. Allerdings wird dem räumlichen Ist-Modell die erforderliche Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden zu erbringenden Schweißnaht zugeordnet. Dies kann auf verschiedenem Wege geschehen.

Eine erste, sehr einfache Möglichkeit besteht darin, anhand der Vermessung des Haupt- trägers und des angehefteten Anbauteils festzustellen, an welchen Stellen sich Hauptträger und Anbauteil berühren oder einander unter Spaltbildung nahe kommen. An allen ermittelten Stellen werden dann Schweißnähte erzeugt. Es kann sich um die automatische Anbringung eines einzigen Schweißnahttyps handeln. Es ist aber auch möglich, einen Typenkatalog einzusetzen, um die Art und Dicke der einzelnen Schweißnaht nach irgendwelchen Kriterien oder Erfordernissen festzusetzen und durchzuführen. Unabhängig davon besteht die Möglichkeit des jederzeitigen Eingriffs in den Ablauf des Schweißens durch eine Bedienungsperson. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Bedienungsperson nach dem Vermessvorgang insbesondere nach der Art und Dicke der Schweißnaht zu befragen, wobei einzelne Schweißnähte auch unterdrückt werden können. Altemativ kann ein Soll-Modell mit Soll-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils und Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht in den Computer eingebracht, also eingegeben, eingelesen oder sonstwie in diesen übertragen, werden. Das Soll-Modell mit den Soll-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils sowie die Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht wird in der Regel von der Konstruktionsabteilung erstellt und auf elektronischem Wege in den Computer der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens übertragen. Dies geschieht alles unter Zuordnung der jeweiligen Schweißnaht zu der jeweiligen Schweißstelle.

Es besteht die Möglichkeit, dass das Ist-Modell mit dem Soll-Modell im Computer verglichen wird. Die im Soll-Modell enthaltene Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht wird auf das Ist-Modell übertragen und der Schweißkopf damit, also mit dem Ist-Modell und den übertragenen Informationen, gesteuert. Das Ergebnis des Vergleichs der Dimensionen des Soll-Modells und des Ist-Modells kann für eine Qualitäts¬ überwachung des maschinellen Schweißens bzw. der gesamten Herstellung des Werk- Stücks, beispielsweise mit Anzeige und Ausgabe, genutzt werden.

Andererseits besteht die Möglichkeit, dass das Einbringen der Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden Schweißnaht in den Computer durch Einlesen oder Eingeben eines Typenkataloges erfolgt. Der Typenkatalog enthält eine Zuordnung von insbesondere der Art und Dicke nach festgelegter Schweißnähte zu Typen von Anbauteilen, insbesondere unter Berücksichtigung der Größe und des Gewichts der Anbauteile. Es gibt der Art nach festliegende Typen von Scheißnähten für bestimmte Anbauteile, wie beispiels¬ weise Kopfplatten, Rippenplatten, Querträger, Winkelstücke oder dergleichen. Der oder die Schweißköpfe werden von dem Computer entsprechend dem räumlichen Ist-Modell unter Zuordnung von Schweißnahttypen gesteuert über das Werkstück geführt, wobei der Schweißvorgang stattfindet.

Weiter ist es möglich, bereits nach oder sogar während des Anheftens des Anbauteils an den Hauptträger die beabsichtigte Position sowie die Art und Dicke der Schweißnaht zu markieren. Dies kann durch Aufbringung farbiger Striche auf das Werkstück geschehen, die zumindest den Anfang und das Ende der betreffenden Schweißnaht anzeigen. Die Striche können sich auch über die jeweilige gesamte Länge der vorgesehenen Schweißnaht erstrecken. Den verschiedenen Farben der Striche ist dabei die Information betreffend die Art, Dicke usw. der betreffenden Schweißnaht zugeordnet. Bei dem Einsatz einer solchen Markierung kann vorteilhaft mit mindestens einer Kamera ein räumliches Ist-Modell mit Ist- Dimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers und des Anbauteils erstellt werden. Der Schweißkopf wird von dem Computer entsprechend der Markierung und dem räumlichen Ist-Modell gesteuert über das Werkstück geführt. Das Ist-Detail-Modell kann zur Überprüfung der Lage der Schweißnaht benutzt werden.

Eine weitere Möglichkeit der Einbringung und Zuordnung von Information betreffend die Art, Dicke und Lage der betreffenden zu erbringenden Schweißnaht kann dadurch erfolgen, dass nach oder während des Anheftens des Anbauteils an den Hauptträger räumliche Kennzeich- nungselemente, die die beabsichtigte Position und/oder die Art und Dicke der Schweißnaht erkennbar machen, auf den Hauptträger und/oder das Anbauteil aufgebracht werden. Solche räumlichen Kennzeichnungselemente können insbesondere aus magnetischen Körpern bestehen, von denen in Zuordnung zu dem betreffenden Schweißnahttyp verschiedene Größen und Arten, z. B. mit rundem oder dreieckigem Umfang, vorgesehen sind. Beim Messen können Entfernungssensoren und/oder Kameras eingesetzt werden. Das räumliche Ist-Modell mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und des Anbauteils sowie der Lage und Bedeutung der Kennzeichnungselemente werden im Computer erstellt. Der Schweißkopf wird von dem Computer entsprechend der Kennzeichnungselemente und dem räumlichen Ist-Modell gesteuert über das Werkstück geführt.

Eine Vorrichtung zum Verbinden eines Hauptträgers mit mindestens einem angehefteten Anbauteil durch Schweißen, hat eine ortsfeste Aufnahme für die Platzierung des Haupt¬ trägers mit dem angehefteten Anbauteil und eine Schweißstation mit einem Schweißkopf. Die ortsfeste Aufnahme kann höhenverstellbar ausgebildet sein. Zur Messung des Haupt¬ trägers mit dem angehefteten Anbauteil und zur Erstellung eines räumlichen Ist-Modells mit Ist-Dimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers und des Anbauteils ist mindestens ein Sensor und mindestens ein Computer mit zugehöriger Software vorgesehen. Es ist weiter ein von dem Computer ansteuerbarer Antrieb für die Bewegung des Schweißkopfes relativ zu dem Hauptträger und dem Anbauteil während des maschinellen Schweißens vorgesehen. Der Antrieb kann eine Mehrzahl von Einzelantrieben aufweisen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patent¬ ansprüchen und der gesamten Beschreibung. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche abweichend von den gewählten Rück- beziehungen ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungsfiguren dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patent¬ ansprüche kombiniert werden.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, und

Fig. 3 eine Ansicht eines weiteren Teils der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung.

FIGURENBESCHREIBUNG

Die Figur 1 zeigt die für die Erfindung wesentlichen Elemente einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist eine Aufnahme 2, beispielsweise in Form zweier Böcke, auf, mit deren Hilfe es möglich ist, zumindest einen Hauptträger 3 ortsfest aufzu¬ lagern. Der Hauptträger 3 kann aus einem Doppel-T-Träger, einem U-Eisen, einem Rohr, einem Blech, einem Winkel oder einem sonstigen Profil aus Stahl bestehen. An den Hauptträger ist mindestens ein Anbauteil 4 angeheftet. Auch das Anbauteil kann aus einem oder mehreren der genannten Elemente bestehen. Im vorliegenden Fall sind als Anbauteile 4 zwei Kopfplatten und eine Zwischenplatte dargestellt. Die Aufnahme 2 dient damit indirekt auch der Auflagerung der Anbauteile 4. Es ist ein Portal 5 vorgesehen, welches auf Rädern 6 relativ zu dem ortsfest aufgelagerten Hauptträger 3 mit den angehefteten Anbauteilen 4 gesteuert verfahrbar ist. Dies kann beispielsweise durch als Zahnräder ausgebildete Räder 6 geschehen, die auf Zahnschienen verfahrbar sind. Zu diesem Zweck ist das Portal 5 mit einem Antrieb 7 versehen. Es ist mindestens ein Computer 8 vorgesehen, der über eine elektrische Leitung 9 mit dem Antrieb 7 verbunden ist. Der Computer 8 erfüllt auch die Funktion einer Steuereinrichtung, so dass von ihm über die Leitung 9 die Bewegungen des Portals 5 relativ zum Hauptträger 3 steuerbar sind.

Das Portal 5 trägt eine Mehrzahl von Sensoren 10, die als Entfernungssensoren oder als Digitalkameras ausgebildet sein können. Das Portal 5 kann weiterhin einen Roboterarm 11 tragen, der gegenüber dem Portal 5 beweglich angeordnet ist. Der Roboterarm 11 kann auch einen oder mehrere Sensoren 10 tragen. Die Sensoren 10 und der Roboterarm 11 sind mit dem Computer 9 über eine elektrische Leitung 12 verbunden, über die die Signale, Mess¬ ergebnisse und Antriebssignale für den Roboterarm 11 übertragen werden. Der Computer 8 verfügt über Software, die es ermöglicht, mit Hilfe der Signale der Sensoren 10 ein Ist-Modell mit Ist-Dimensionen des auf diese Weise gemessenen Werkstücks, also des Hauptträgers 3 eine nicht dargestellte Eingabestation auf. Er verfügt weiterhin über den Anschluss von nicht dargestellten Verbindungsleitungen, über die Informationen von angeschlossenen Einheiten übertragen werden können.

Es ist ein zweites Portal 13 vorgesehen, welches auf Rädern 14 ebenfalls relativ zum Hauptträger 3 mit den angehefteten Anbauteilen 4 gesteuert verfahrbar ist. Auch hier ist ein Antrieb 15 vorgesehen, der über eine elektrische Leitung 16 von dem Computer 8 ansteuerbar ist. Auch auf dem Portal 13 ist ein Roboterarm 17 angeordnet, der relativ zu dem Portal 13 in Richtung der Doppelpfeile 18 bewegbar ist. Die Bewegung wird über eine elektrische Leitung 19 angesteuert. Der Roboterarm 17 trägt vorzugsweise an seinem freien Ende einen Schweißkopf 20, so dass das Portal 13 mit den beschriebenen Elementen eine Schweißstation 21 bildet. Über die Leitung 19 wird auch der Schweißkopf 20 angesteuert, d. h. dem Schweißkopf 20 die Information erteilt, welche Art von Schweißnaht er an welcher Stelle auszuführen hat.

Es versteht sich, dass die Anordnung der Sensoren 10 auf dem Portal 5 und des Schwei߬ kopfes 20 auf dem Portal 13 nur beispielhaft zu verstehen ist. Die beschriebenen Elemente können auch nur an einem Portal vorgesehen sein oder auch an mehreren Portalen wechselseitig verteilt angeordnet sein. Das oder die Portale 5, 13 können auch als Hänge¬ konstruktion verwirklicht werden. Ein oder mehrere Sensoren 10 und der Schweißkopf 20 können auch an demselben Roboterarm 11 oder 17 befestigt sein.

Mit der dargestellten und beschriebenen Vorrichtung 1 ist es beispielhaft möglich, das Verfahren zum Verbinden eines Hauptträgers mit mindestens einem angehefteten Anbauteil durch Schweißen durchzuführen. Es ergeben sich verschiedene Verfahrensmöglichkeiten:

In allen Fällen wird der Hauptträger mit den angehefteten Anbauteilen aufgebockt, also ortsfest gelagert. Die Sensoren können entlang des Werkstückes bewegt werden. Dabei werden die von den Sensoren erzeugten Signale in den Computer übertragen. Im Computer wird mit Hilfe entsprechender Software ein Ist-Modell mit Ist-Dimensionen des Werkstückes, also des Hauptträgers und der Anbauteile, erstellt. Im Computer ist oder wird ein Typen¬ katalog hinterlegt. Der Typenkatalog enthält die verschiedenen Arten und Dicken der regelmäßig an solchen Werkstücken zu erzeugenden Schweißnähte, auch unter Berück- sichtigung der Materialdicke und des Gewichtes sowie der Beanspruchung des betreffenden Hauptträgers und der Anbauteile. Je nach dem Typ des über das räumliche Ist-Modell erkannten Hauptträgers und der Anbauteile ordnet der Computer eine bestimmte Schwei߬ naht einer bestimmten Schweißstelle, an der ein Anbauteil mit dem Hauptträger zu verbinden ist, zu. Unter Berücksichtigung dieser Zuordnung steuert der Computer den Schweißkopf, der nicht nur maschinell relativ zum Werkstück bewegt wird, sondern auch die betreffende Schweißnaht maschinell erstellt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die vorgesehene Lage der Schweißnähte während oder nach dem manuellen Anheften der Anbauteile 4 an den Hauptträger 3 z. B. durch einen farbigen Strich entlang der Schweißnahtstelle markiert. Für die unterschiedlichen Typen von Schweißnähten entsprechend der Art, Dicke usw. werden unterschiedlich farbige Striche eingesetzt. Als Sensor wird hier eine oder mehrere Digitalkameras eingesetzt, die die Lage und die Farbe der Striche erkennen und aus den Signalen der Digitalkameras ein dreidimensionales Detail-Ist-Modell von der Umgebung des jeweiligen farbigen Striches auf dem Werkstück erstellen. Dies geschieht im Computer. Die dabei gewonnenen Daten dienen dann zur Ansteuerung des Schweißkopfes, der maschinell über das Werkstück bewegt wird und die betreffende Schweißnaht, eine nach der anderen, ausführt. Die Erstellung der dreidimensionalen Detail-Ist-Modelle an den jeweiligen Schwei߬ stellen kann mit hoher Genauigkeit dann erzeugt werden, wenn mit der oder den Digitalkameras verschiedene Bilder aus verschiedenen Stellungen gemacht werden. Über eine entsprechende Bildverarbeitung im Computer entsteht dann sehr schnell ein sehr genaues Detail-Modell. Die Erstellung eines gesamten Ist-Modells für den gesamten Hauptträger und die Anbauteile ist zwar hier auch möglich, aber nicht unbedingt erforderlich.

Gemäß einer dritten Möglichkeit der Durchführung des Verfahrens werden die Sensoren so eingesetzt, dass mit den von ihnen abgegebenen Signalen oder Bildern ein räumliches Ist- Modell mit den Ist-Dimensionen des Hauptträgers und der Anbauteile im Computer entsteht. Es versteht sich, dass auch hier während der Erstellung des Ist-Modells der Hauptträger mit den angehefteten Anbauteilen ortsfest platziert bleibt. Dies gilt dann auch für den später stattfindenden Schweißvorgang. Zusätzlich zu der Erstellung eines Ist-Modells wird ein Soll- Modell mit Soll-Dimensionen des zu erstellenden Werkstückes z. B. aus der Konstruktions¬ abteilung, wo es erstellt worden ist, in den Computer eingelesen oder sonstwie übertragen. Dieses Soll-Modell enthält auch Information über die Art, Dicke usw. der Schweißnähte an den verschiedenen Schweißstellen bzw. in Zuordnung zu den verschiedenen Arten von Hauptträger und Anbauteilen. Im Computer wird dann unter Differenzbildung ein Vergleich des Ist-Modells mit dem Soll-Modell durchgeführt. Die dabei festgestellten Abweichungen oder Differenzen können für eine Qualitätssicherung und einen Qualitätsnachweis genutzt werden. Die im Soll-Modell enthaltene Information über die Lage, Art, Dicke usw. der einzelnen Schweißnähte wird auf das Ist-Modell übertragen. Anhand des Ist-Modells und der übertragenen Information wird dann der Schweißkopf der Schweißstation angesteuert. Auch hier wird der Schweißkopf wiederum maschinell zu den betreffenden Schweißstellen bewegt und die jeweilige Schweißnaht ausgeführt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden bei oder nach dem Anheften der Anbauteile an den Hauptträger räumliche Kennzeichnungselemente ange¬ bracht. Es werden also beispielsweise magnetische Körper, die in verschiedenen Größen und Arten vorgesehen sind, an der Stelle auf den Hauptträger und/oder die Anbauteile aufgesetzt, an denen die betreffende Schweißnaht vorgesehen ist. Die räumlichen Kenn- Zeichnungselemente müssen nur von der betreffenden Kamera oder den Entfernungs¬ sensoren unterscheidend erkennbar sein. Dies kann durch unterschiedliche Größen¬ gestaltung, beispielsweise unterschiedliche Umfangsgestaltung der Kennzeichnungs- elemente geschehen. Auch können Kennzeichnungselemente für den Anfang und das Ende einer Schweißnaht unterschiedlich ausgebildet sein. Schließlich ist es auch möglich, dass räumlich gleich aussehende Kennzeichnungselemente zusätzlich mit z. B. farbiger Information versehen sind, die wiederum eine zugeordnete Differenzierung erlaubt. Jedes räumliche Kennzeichnungselement steht damit für eine bestimmte, insbesondere der Art und Dicke nach festgelegten Schweißnaht. Unter Verwendung der Sensoren, die als Entfer¬ nungssensoren und/oder als Digitalkameras eingesetzt werden können, wird im Computer ein räumliches Ist-Modell des Hauptträgers, der Anbauteile und der Kennzeichnungs¬ elemente erstellt. Entsprechend den dabei ermittelten und zusammengestellten Gesamt- daten wird dann der Schweißkopf über das Werkstück geführt, wobei eine Schweißnaht nach der anderen maschinell geschweißt, also erstellt wird.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung verdeutlicht. Auch hier ist ein Hauptträger 3 auf einer Aufnahme 2 aufgelagert. Das angeheftete Anbauteil 4 wird durch eine Fußplatte angedeutet. Neben der Aufnahme 2 ist eine nicht dargestellte Schienenbahn angeordnet, auf der ein Wagen 22 gesteuert verfahrbar ist. Die Einzelheiten des Antriebs und der Steuerung sind hier aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Der Wagen 22 trägt eine Stütze 23, die mit Sensoren 10 besetzt ist. An der Stütze 23 ist eine Querstrebe 24 höhenverstellbar angeordnet. Auch die Querstrebe 24 trägt Sensoren 10. Die Sensoren 10 erfüllen auch hier die Funktion des Messens und des Erstellens eines räumlichen Ist-Modells mit Ist-Dimensionen zumindest eines Details des Hauptträgers 3 und des Anbauteils 4, wie dies bereits anhand der Ausführungsform der Fig. 1 erläutert worden ist.

In Fig. 3 ist ein weiterer Wagen 25 dargestellt, der einen Roboterarm 17 trägt, an dessen freiem Ende der Schweißkopf 20 angeordnet ist. Der Roboterarm 17 kann auch zusätzlich Sensoren 10 tragen (nicht dargestellt).

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind Modifikationen möglich. So kann die Bestückung der Wagen 22 und 25 auch auf einem gemeinsamen Wagen angeordnet sein. Der Roboterarm 17 kann auch auf oder neben der Stütze 23 angeordnet sein. Weiterhin kann natürlich die Aufnahme 2 auch höhenverstellbar ausgebildet sein, so dass nacheinander eine Bearbeitung von oben und von unten möglich ist. Während eines einzelnen Mess- oder Schweißvorgangs ist die Aufnahme 2 aber jeweils fixiert. BEZUGSZEICHENLISTE

Vorrichtung 11 Roboterarm Aufnahme 12 Leitung Hauptträger 13 Portal Anbauteil 14 Rad Portal 15 Antrieb Rad 16 Leitung Antrieb 17 Roboterarm Computer 18 Doppelpfeil Leitung 19 Leitung Sensor 20 Schweißkopf

Schweißstation Wagen Stütze Querstrebe Wagen