CN102079008A - 点焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点焊接系统，其具备：点焊枪，其具有一对电极和伺服电动机；机器人，其将工件配置到一对电极之间；物理量检测部，其检测与伺服电动机的转矩或速度相关的物理量；位置检测部，其检测一对电极的位置；模式切换部，其根据切换指令在点焊接模式和位置修正模式间切换系统的动作模式；以及和处理部，其执行点焊接处理和位置修正处理，处理部具有：点焊枪和机器人控制部，其对点焊枪和机器人进行控制，以使得：当切换到点焊接模式时，基于预先设定的工件位置对工件进行点焊接，当切换到位置修正模式时，使一对电极的一方与工件表面抵接；抵接判定部，其判定位置修正模式中一对电极的一方是否与工件表面抵接；以及运算部，其运算工件位置。

Description

点焊接系统

技术领域

本发明涉及使用机器人通过自动运转来进行工件的点焊接的点焊接系统。

背景技术

在使用机器人通过自动运转来进行工件的点焊接的情况下，当作业程序中记录的工件位置偏离实际的工件位置时，产生对工件施加过负荷、或者不正确地流过焊接电流等问题，导致焊接品质的降低。因此，以往在进行点焊接前预先确认工件位置，当存在工件位置的偏移时进行在作业程序中存储的工件位置的修正。

在特开2008-132525号公报(JP2008-132525A)中记载的系统中，在点焊枪上代替可动电极而安装摄像装置，通过摄像装置对工件进行摄像，同时记录从摄像位置到工件的距离，根据工件的位置信息和摄像距离等进行位置修正。

但是，JP2008-132525A中记载的系统，每当进行位置修正时需要进行摄像装置的安装、拆卸这样的复杂的操作，无法迅速地进行位置修正。

发明内容

根据本发明的一个方式，点焊接系统具备：点焊枪，其具有相互对置配置的一对电极、以及使一对电极接近和离开的伺服电动机；机器人，其将点焊枪和工件中的任一方保持成能够相对于另一方相对移动，以便将工件配置到点焊枪的一对电极之间，点焊接系统还具备：物理量检测部，其用于检测与伺服电动机的转矩或速度存在相关关系的物理量；位置检测部，其用于检测一对电极的位置；模式切换部，其根据切换指令，在对工件进行点焊接的点焊接模式和修正工件的点焊接位置的位置修正模式之间切换系统的动作模式；以及处理部，其用于执行点焊接模式中的点焊接处理以及位置修正模式中的位置修正处理，处理部具有：点焊枪和机器人控制部，其对点焊枪以及机器人进行控制，以使得：当通过模式切换部切换到点焊接模式时，基于在预先确定的作业程序中设定的工件位置对工件进行点焊接，当切换到位置修正模式时，使一对电极的一方与工件的表面抵接；抵接判定部，其根据物理量检测部的检测值，来判定在位置修正模式中一对电极的一方是否与工件的表面抵接；以及运算部，其根据通过抵接判定部判定为一对电极的一方与工件的表面抵接时的位置检测部的检测值，来运算工件位置。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下的实施方式的说明会更加明了。附图中，

图1概要地表示本发明的第一实施方式的点焊接系统的整体结构。

图2A表示进行点焊接的作业程序的一例。

图2B表示进行点焊接的作业程序的另一例。

图3表示执行图2A的作业程序引起的可动电极和对置电极的动作。

图4是表示通过本发明的第一实施方式的机器人控制装置以及焊枪控制装置执行的处理的一例的流程图。

图5是具体表示图4的工件位置检测处理的流程图。

图6A表示工件位置检测处理中的可动电极和对置电极的动作。

图6B表示工件位置检测处理中的可动电极和对置电极的动作。

图6C表示工件位置检测处理中的可动电极和对置电极的动作。

图7表示工件位置检测处理中的可动电极驱动用伺服电动机的电动机转矩和电动机速度的时间变化的例子。

图8表示图7的变形例。

图9是具体表示图4的工件厚度检测处理的流程图。

图10A表示工件厚度检测处理中的可动电极和对置电极的动作。

图10B表示工件厚度检测处理中的可动电极和对置电极的动作。

图10C表示工件厚度检测处理中的可动电极和对置电极的动作。

图11表示工件厚度检测处理中的可动电极驱动用伺服电动机的电动机转矩和电动机速度的时间变化的例子。

图12A表示工件厚度检测处理中的作业程序的一例。

图12B表示工件厚度检测处理中的作业程序的另一例。

图13是表示通过本发明的第二实施方式的机器人控制装置以及焊枪控制装置执行的处理的一例的流程图。

图14表示图1的变形例。

图15表示图1的另一变形例。

具体实施方式

第一实施方式

以下，参照图1～图12B说明本发明的第一实施方式的点焊接系统。图1概要地表示本发明的第一实施方式的点焊接系统的整体结构。该点焊接系统具备：多关节型机器人1、点焊枪2、控制机器人1的机器人控制装置3、控制点焊枪2的焊枪控制装置4。

机器人1是一般的6轴垂直多关节型机器人，其具有：固定在地板上的机座10、能够转动地与机座10连接的下臂11、能够转动地与下臂11的末端部连接的上臂12、以及能够转动地与上臂12的末端部连接的点焊枪2。机器人1内置多个(为了方便，仅图示1个)机器人驱动用的伺服电动机13。伺服电动机13通过来自机器人控制装置3的控制信号被驱动，通过伺服电动机13的驱动，变更点焊枪2的位置以及姿态。

点焊枪2是所谓的C型点焊枪，其具有能够转动地与上臂12的末端部连接的コ字形的焊枪臂23、和工件夹持用的伺服电动机24。焊枪臂23具有从L字形的框架23a的端部突出设置的杆状的对置电极22、和与对置电极22对置地突出设置的杆状的可动电极21。可动电极21和对置电极22同轴地配置。对置电极22被固定在框架23a上，而可动电极21在与对置电极22相同的轴线上能够相对于框架23a相对移动。

伺服电动机24通过来自焊枪控制装置4的控制信号被驱动，通过伺服电动机24的驱动，可动电极21接近对置电极22以及从对置电极22离开。在可动电极21和对置电极22之间在板厚方向上夹持工件W，来进行工件W的点焊接。工件W由未图示的工件支撑装置支撑。

在机器人驱动用的各伺服电动机13上设置有编码器13a，通过编码器13a检测伺服电动机13的绕轴的旋转角度。检测出的旋转角度被反馈到机器人控制装置3，通过机器人控制装置3中的反馈控制，来控制臂末端部的点焊枪2的位置以及姿态。由此，可以把与框架23a一体化的对置电极22定位在工件W的板厚方向的示教位置，并且可以根据来自编码器13a的信号检测对置电极22的位置以及姿态。

同样地，在工件夹持用的伺服电动机24上设置有编码器24a，通过编码器24a检测伺服电动机24的绕轴的旋转角度。检测出的旋转角度被反馈到焊枪控制装置4，通过焊枪控制装置4中的反馈控制，可以相对于对置电极22来定位可动电极21。电极21、22间的开放量根据伺服电动机24的旋转角度而变化，但在本实施方式中，把可动电极21与对置电极22接触时、即开放量为0时的伺服电动机24的旋转角度预先设定为基准值。由此，根据来自编码器24a的信号可以检测从基准值起的旋转角度，可以检测电极21、22间的开放量。

机器人控制装置3以及焊枪控制装置4分别包含具有CPU、ROM、RAM、其它周边电路等的运算处理装置。机器人控制装置3与焊枪控制装置4连接。机器人控制装置3和焊枪控制装置4进行通信，相互收发信号。在机器人控制装置3上还连接了示教操作盘5和生产线控制盘6。

在机器人控制装置3的存储器中以能够改写的形式存储了机器人1与点焊枪2的动作程序(作业程序)和示教数据等。在示教数据中包含在大量焊接部位对工件W进行点焊接时的机器人1以及点焊枪2的位置以及姿态、即焊接打点数据。基于该示教数据生成用于自动运转的作业程序。

在自动运转时，机器人控制装置3按照作业程序使机器人1进行动作，控制点焊枪2相对于工件W的位置和姿态，在电极21、22间配置工件W。另外，焊枪控制装置4按照作业程序使可动电极21动作，控制电极21、22对工件W施加的加压力，并且控制向电极21、22供给的电流，在预先确定的焊接打点位置执行点焊接。

示教操作盘5具有由操作员进行操作的操作部51、和对操作员报告预定的信息的显示部52。从操作部51主要输入与机器人1的动作相关的示教指令、及与作业程序的编辑和执行相关的指令等。在显示部52上显示机器人1的设定状态、动作状态、异常状态等各种信息。

虽然省略图示，但在工厂内的生产线上设置了多个本实施方式的点焊接系统，生产线控制盘6与这些系统的各机器人控制装置3连接。向生产线控制盘6发送来自各机器人控制装置3以及周边设备的信号，生产线控制盘6可以根据这些信号集中管理点焊接的生产线。通过在生产线控制盘6上设置的显示部61、或者与生产线控制盘6连接的显示装置(未图示)等，也可以掌握各机器人1的动作状态。

生产线控制盘6是输入来自各机器人控制装置3的信号，并对各机器人控制装置3输出外部信号的装置，特别在本实施方式中，如后所述，从生产线控制盘6向机器人控制装置3分别输出以下指令等：模式切换指令，用于选择进行点焊接打点位置的修正的点位置修正模式、和在点焊接打点位置进行点焊接的点焊接模式的任一个模式；工件厚度检测指令，用于在点位置修正模式中进行工件厚度的检测；位置修正指令，用于根据检测出的工件位置和工件厚度修正焊接打点位置；跳过指令，用于当在点位置修正模式中检测出异常状态时跳过点位置修正模式中的处理；重试指令，用于当在点位置修正模式中检测出异常状态时再次尝试进行点位置修正模式中的处理。生产线控制盘6也可以向各机器人控制装置3输出用于执行作业程序的启动指令。在来自生产线控制盘6的外部信号中还包含Ethernet(注册商标)通信等的各种通信手段。也可以通过示教操作盘5的操作来发送这些指令。

图2A、图2B是表示作业程序的一例的图，图2A是焊接部位只有一个时的程序，图2B是焊接部位有多个时的程序。图3表示执行该作业程序引起的电极21、22的动作。在图中，在水平地保持着工件W的状态下移动各电极21、22来进行点焊接。即，将一对电极21、22分别相对于工件W垂直配置在工件W的上方以及下方后，将各电极21、22移动到工件的上表面以及下表面的焊接打点位置来进行点焊接。

此外，若使工件的上下表面中的某一方的焊接打点位置移动工件W的板厚的量，则成为工件上下表面中的另一方的焊接打点位置。因此，在程序上仅将工件的上下表面中的任一方(例如工件的下表面)的焊接打点位置与工件板厚一起设定。

图2A的第一行表示指示电极21、22向点焊接开始前的待机位置移动的程序命令。通过该程序命令，各电极21、22以预定速度(2000mm/s)移动到距工件表面预定距离Da、Db的图3的位置1，并在那里临时停止。

图2A的第二行表示指示电极21、22向焊接打点位置移动以及在那里执行点焊接的程序命令。通过该程序命令，各电极21、22沿着图3所示的路径以预定速度(2000mm/s)向焊接打点位置移动，然后对工件W施加加压力。在该状态下对电极21、22通电。

程序中的SD＝1是表示点焊接前的电极21、22的开放量的开放位置条件，P＝1是表示对工件W的加压力的加压条件，S＝1是几A(安培)的电流流动几秒这样的电流条件，ED＝1是表示点焊接后的电极21、22的开放量的开放位置条件。将它们设定为从预先确定的表中选择的值。上述程序命令的形式只不过是本申请中的一例，也可以使用其它程序命令的形式描述进行点焊接的作业程序。

如图3所示，在本实施方式中，作为点焊接前的开放位置条件而设定了Da、Db，作为点焊接后的开放位置条件而设定了Dc、Dd。关于该开放位置条件，考虑到点焊枪2的机械开放范围和周围的障碍物25(例如工件支撑用的夹具)等的位置，而将电极21、22设定在不与障碍物25干涉的位置。

图2A的第三行表示指示电极21、22向点焊接结束后的待机位置移动的程序命令。通过该程序命令，各电极21、22以预定速度(2000mm/s)移动到距工件表面预定距离Dc、Dd的图3的位置，并在那里临时停止。

在焊接部位为多个时，如图2B所示，成为与各焊接部位对应的连续的程序，按照该程序在多个焊接部位连续对工件W进行点焊接。在这种情况下，考虑到各焊接部位的周围的障碍物25，针对每个焊接部位将电极21、22的开放量Da～Dd设定成不会使障碍物25和电极21、22干涉。

在将电极21、22移动到预先确定的焊接打点位置并对工件W进行点焊接的情况下，即使是同种的工件W，通过进行工件W的批次变更或设置工件W的夹具的位置调整等，点焊接打点位置有时也会从作为目标的工件表面的点焊接打点位置偏移。当发生这样的偏移时，发生对工件W施加过负荷、或者不正确地流过焊接电流等问题，导致焊接品质的降低。因此，需要修正焊接打点位置，但是由于在多个焊接打点位置的所有位置手动进行该修正，因此耗费很大的工作量和时间。因此，在本实施方式中，如下这样自动地进行焊接打点位置的修正。

图4是表示通过第一实施方式的机器人控制装置3以及焊枪控制装置4的整体执行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理，例如通过基于操作员的操作的来自示教操作盘5的开始指令或者来自生产线控制盘6的开始指令而开始，并在预先设定的每个焊接打点位置重复进行。

此外，在存储器中预先作为初始设定值而存储有在作业程序中设定的工件下表面的点焊接打点位置和工件厚度t0。在进行开始指令前，操作员经由生产线控制盘6输入模式切换指令，选择动作模式。而且，根据需要，输入工件厚度检测指令、位置修正指令、跳过指令、重试指令等，设定处理条件。通过操作员选择的动作模式，从机器人控制装置3被发送到生产线控制盘6，通知给操作员。也可以把动作模式显示在示教操作盘5的显示部52或生产线控制盘6的显示部61上。

在图4的步骤S1中，判定是否通过来自生产线控制盘6的信号而选择了点位置修正模式。当步骤S1为否定时，认为选择了点焊接模式，进入步骤S2，执行点焊接处理。即，在步骤S2中，按照预先确定的作业程序(图2A、图2B)向伺服电动机13、24输出控制信号，并且，向电极21、22输出与焊接条件对应的控制电流。由此，机器人1以及点焊枪2工作，对工件W附加了预定的加压力，在焊接打点位置对工件W进行点焊接。此外，当焊接打点位置为多个时，重复执行图4的处理，在多个部位连续进行点焊接。

另一方面，当步骤S1为肯定时进入步骤S3，以后，在步骤S3～步骤S15中进行位置修正处理。首先，在步骤S3中向伺服电动机13、24输出控制信号，将点焊枪2的电极21、22移动到工件W的焊接打点位置的铅直上方以及铅直下方的预定开放位置。沿用图2A、图2B的作业程序来进行该处理，各电极21、22沿着图3所示的路径移动到距工件表面Da、Db的开放位置(位置2的虚线)。考虑点焊接时的障碍物25的位置来生成了作业程序，因此，通过沿用作业程序可以防止电极21、22与工件W或障碍物25的干涉。

在步骤S4中执行以下的工件位置检测处理。图5是表示工件位置检测处理的一例的流程图，图6A～图6C表示工件位置检测时的焊接打点位置处的电极21、22的动作，图7表示工件位置检测时的伺服电动机24的电动机转矩T以及电动机速度v的时间变化。

此外，电动机转矩T与伺服电动机24的驱动电流有相关关系，根据从焊枪控制装置4输出的驱动电流可以求出图7的电动机转矩T。电动机速度v与伺服电动机24的旋转速度有相关关系，根据从编码器24a反馈的旋转角度可以求出图7的电动机速度v。

首先，在图5的步骤S41中，向各伺服电动机13、24输出用于维持步骤S3的电极21、22的开放位置的控制信号。由此，如图6A所示，各电极21、22从工件表面离开预定距离Da、Db后静止。此时如图7所示，电动机转矩T恒定(T0)，电动机速度v为0。在步骤S42中，判定是否经过了预定时间(图7的时间A)，当肯定时进入步骤S43。此外，也可以省略步骤S42的处理。

在步骤S43中向伺服电动机24输出控制信号，如图6B所示，使可动电极21接近工件表面。在这种情况下，如图7所示，将电动机速度v加速到预先确定的预定速度v1，此后，对伺服电动机24进行速度控制，以便维持该预定速度v1(区间B)。此时，如图7所示，电动机转矩T增加到T1后，在可动电极21的匀速移动时成为恒定。在步骤S44中，将该电动机转矩T1设定为转矩极限，限制伺服电动机24的驱动电流，以使电动机转矩T不超过转矩极限。

在步骤S45中，根据来自编码器24a的信号判定伺服电动机24是否已开始减速。如图6C所示，当可动电极21与工件表面抵接时，作用于伺服电动机24的负荷上升，但由于电动机转矩T被限制为T1，因此电动机速度v变得无法维持预定速度v1，如图7所示进行减速。因此，在步骤S45中，运算电动机速度v的变化量(斜率)，当变化量变为负时判定为可动电极21与工件表面抵接。

此外，当电动机速度v减少了预定的速度量时，也可以判定可动电极21与工件表面抵接。根据伺服电动机24的旋转角度运算电极21、22间的开放量d，当开放量d达到预定值以下时可以认为检测异常，并结束工件位置检测处理。由此，在工件位置大幅度偏移的情况等、在电极21、22间不存在工件W而无法检测工件位置的情况下，可以在可动电极21与对置电极22抵接前结束处理。

在步骤S46中，根据判定为可动电极21与工件表面抵接时的来自编码器13a、24a的信号，来运算机器人1的位置以及电极21、22间的开放量d(图6C)。然后，根据该机器人位置和开放量d运算可动电极21的末端部的位置、即工件表面位置，并将其存储在存储器中。而且，从开放量d中减去作为初始设定值而确定的工件厚度t0，求出对置电极22侧的工件表面位置，并将其存储在存储器中。以上，结束工件位置检测的处理。

上文中，根据电动机速度v的变化来检测工件位置，但也可以根据电动机转矩T的变化来检测工件位置。在这种情况下，不设定转矩极限，与上述同样地对伺服电动机24进行速度控制。图8是表示这样的条件下的电动机转矩T以及电动机速度v的时间变化的特性图。

若不设定转矩极限，则当可动电极21与工件表面抵接后，为了维持恒定的电动机速度v1，作用于电动机24的负荷增大，如图8所示，电动机转矩T也比T1增大。因此，判定电动机转矩T是否已比T1增加，在T比T1增加的时刻判断为可动电极21已与工件表面抵接。根据此时的机器人1的位置和电极21、22间的开放量d，可以检测出工件位置。

当工件位置检测处理结束时执行图4的步骤S5的处理。在步骤S5中，判定在步骤S4中求出的工件位置是否异常。例如计算预先确定的焊接打点位置和检测出的工件表面位置的偏移量，若该偏移量在预定值以上，则判定为检测异常。此外，在步骤S4中未检测出工件W时，也判定为检测异常。

在步骤S5中，当判定为工件位置正常时进入步骤S6。在步骤S6中，判定是否预先输入了工件厚度检测指令。在步骤S6为肯定时进入步骤S7，当否定时，越过步骤S7、步骤S8而进入步骤S9。

在步骤S7中执行以下的工件厚度检测处理。图9是表示工件厚度检测处理的一例的流程图。图10A～图10C表示工件厚度检测时的焊接打点位置处的电极21、22的动作，图11表示工件厚度检测时的伺服电动机24的电动机转矩T以及电动机速度v的时间变化。

首先，在图9的步骤S71中，向伺服电动机13、24输出用于维持工件位置检测时的电极21、22的位置的控制信号。由此，如图10A所示，可动电极21在与工件表面抵接的状态下静止，对置电极22从工件表面离开预定距离Db后静止。此时如图11所示，电动机转矩T恒定(T0)，电动机速度v为0。在步骤S72中，判定是否经过了预先确定的预定时间(图11的时间A)，当肯定时进入步骤S73。此外，也可以省略步骤S72的处理。

在步骤S73中，向伺服电动机13输出控制信号，如图10B所示，使对置电极22以预定速度接近工件表面。与此同时，向伺服电动机24输出控制信号，使可动电极21以与对置电极22相同的速度接近工件表面，以使可动电极21不从工件表面离开。即，当对置电极22移动时，可动电极21也一体地移动，但通过使可动电极21向与对置电极22的移动方向相反的方向移动，阻止了可动电极21从工件表面离开。由此，在固定了工件W的状态下，在可动电极21与工件表面抵接的状态下，对置电极22接近工件表面。

在这种情况下，如图11所示，将电动机速度v加速到预先确定的预定速度v1，然后对伺服电动机24进行速度控制，以便维持该预定速度v1(区间B)。同时以使对置电极22的驱动速度与此时的可动电极21的驱动速度一致的方式对伺服电动机13进行速度控制。此时，如图11所示，电动机转矩T增加到T1后，在可动电极21的匀速移动时成为恒定。在步骤S74中，将该电动机转矩T1设定为转矩极限，限制伺服电动机24的驱动电流，以使电动机转矩T不超过转矩极限。

在步骤S75中，根据来自编码器24a的信号判定伺服电动机24是否已开始减速。如图10C所示，当对置电极22与工件表面抵接时，作用于伺服电动机24上的负荷上升，但由于电动机转矩T被限制为T1，因此电动机速度v无法维持预定速度v1，而如图11所示那样减速。因此，在步骤S75中，运算电动机速度v的变化量(斜率)，当变化量变为负时判定为对置电极22与工件表面抵接、即电极21、22夹持工件W。此外，当电动机速度v减少了预先确定的速度量时，也可以判定为对置电极22与工件表面抵接。

在步骤S76中，根据判定为对置电极22与工件表面抵接时的来自编码器24a的信号，运算电极21、22间的开放量d(图10C)。该开放量d相当于实际的工件厚度t，将其存储在存储器中。以上，工件厚度检测处理结束。

此外，也可以使用该检测出的工件厚度t重新运算对置电极22侧的工件表面位置。即，在图4的步骤S4中，可以在运算可动电极21侧的工件表面位置后，从电极21、22间的开放量d中减去工件厚度t，求出对置电极22侧的工件表面位置。以上，根据电动机速度v的变化来检测工件厚度，但与图8同样，也可以不设定转矩极限，根据电动机转矩T的变化来检测工件厚度。

当工件厚度检测处理结束时执行图4的步骤S8的处理。在步骤S8中，判定在步骤S7中求出的工件厚度t是否异常。例如计算预先确定的工件厚度t0与检测出的工件厚度t之间的偏移量，若该偏移量在预定值以上则判定为检测异常。

在步骤S8中，当判定为工件厚度正常时进入步骤S9。在步骤S9中，求出预先存储的工件下表面的点焊接打点位置与通过工件位置检测处理(步骤S4)求出的对置电极22侧的工件表面位置之间的偏差，并将该偏差作为位置修正量存储在存储器中。在当前程序结束后，例如将该存储数据发送到生产线控制盘6。因此，操作员可以经由与生产线控制盘6连接的显示部等阅览位置修正量。

在步骤S10中判定是否预先输入了位置修正指令。当步骤S10为肯定时，进入步骤S11，在否定时，越过步骤S11而进入步骤S12。在步骤S11中，通过步骤S9的位置修正量来修正作为初始设定值而确定的点焊接打点位置，将修正后的位置数据存储在存储器中。而且，在进行了工件厚度检测处理(步骤S7)的情况下，把作为初始设定值而确定的工件厚度t0修正为通过工件厚度检测处理而得的工件厚度t，将修正后的厚度数据存储在存储器中。通过这些修正后的位置数据和厚度数据，改写作业程序。

在步骤S12中，向伺服电动机13、24输出控制信号，将电极21、22移动向预定的开放位置。沿用图2A、图2B的作业程序进行该处理，各电极21、22沿着图3所示的路径移动到距离工件表面Dc、Dd的开放位置(位置3)。通过以上步骤，预定的焊接打点位置处的处理结束。在焊接部位为多个的情况下，在下一焊接打点位置执行同样的处理。

另一方面，当在步骤S5中判定为工件位置异常、或者在步骤S8中判定为工件厚度异常时，进入步骤S13。在步骤S13中，判定是否预先输入了跳过指令。当步骤S13为肯定时，跳过以后的处理，结束预定的焊接打点位置处的处理。此外，可以在将电极21、22移动到预定的开放位置(例如图3的位置3)后结束处理。

当步骤S13为否定时进入步骤S14。在步骤S14中，判定是否预先输入了重试指令。在步骤S14为肯定时返回步骤S3，再次执行步骤S3以后的处理。在步骤S14为否定时进入步骤S15，输出报警。例如向示教操作盘5或生产线控制盘6输出控制信号，在显示部52、61等上显示表示工件位置或工件厚度异常的意思，并结束处理。此外，当工件位置或工件厚度异常时，在选择了跳过或重试的情况下也可以输出报警。

然而，当焊接部位有多个时，当仅想在预定的焊接部位进行点位置修正模式的处理时，例如可以每当图4的处理结束一次时，通过示教操作盘5的操作来指示点位置修正模式的有效和无效。在这种情况下，当是有效指令时，在点焊接打点位置进行图4的处理，而当是无效指令时，不进行图4的处理，单纯使电极21、22从点焊接打点位置通过即可。

另外，也可以预先在程序中组入点位置修正模式的有效或无效。图12A、图12B是表示其一例的图，是对图2A、图2B的作业程序加以修正而得的作业程序。此外，在点位置修正模式中，通过图中的点焊接命令进行位置修正处理，但忽视P＝1和S＝1等指令。

图12A是若不附加位置修正无效命令则进行位置修正的例子，图12B是若附加了位置修正命令则进行位置修正的例子。即，在图12A中，在第2行和第4行中存在点焊接命令(位置修正命令)，但在第4行中还附加了位置修正无效命令。因此，在位置2进行位置修正处理，而在位置4不进行位置修正处理。另一方面，在图12B中，同样在第2行和第4行中存在点焊接命令(位置修正命令)，但在第4行中还附加了位置修正命令。因此，在位置2不进行位置修正处理，而在位置4则进行位置修正处理。

若像这样在程序中组入了位置修正处理的有效或无效，则不需要每当焊接打点位置变化时中断位置修正处理，可以仅在任意的焊接打点位置进行焊接打点位置的位置修正。因此，在大量的焊接打点位置中，仅在代表性的位置进行位置修正处理是很容易的。

第一实施方式的动作总结如下。当作为动作模式而选择了点焊接模式时，机器人1以及点焊枪2按照作业程序来进行动作，各电极21、22移动到预定的焊接打点位置后夹持工件W，进行点焊接(步骤S2)。当焊接打点位置有多个时，重复图4的处理，使各电极21、22依次移动到各焊接打点位置，并在各焊接打点位置分别进行点焊接。

当作为动作模式而选择了位置修正模式时，首先，可动电极21和对置电极22向距离工件表面预定量Da、Db的开放位置移动(步骤S3)。此后，可动电极21以预定速度接近工件W并与工件表面抵接。此时，根据电动机速度v的变化(图7)确定可动电极21与工件表面抵接的时刻，根据此时的机器人1的位置以及电极21、22之间的开放量d，来检测工件表面位置(步骤S4)。因此，不需要安装工件位置检测专用的设备，工件位置的检测是容易的。

而且，在选择了工件厚度检测时，在可动电极21与工件表面抵接的状态下使对置电极22接近工件表面并且与工件表面抵接。此时，根据电动机速度v的变化(图11)确定电极21、22夹持工件W的时刻，根据此时的电极21、22间的开放量d检测工件厚度t(步骤S7)。因此，不需要安装工件厚度检测专用的设备，工件厚度的检测是容易的。

根据这样求出的工件位置、或者工件位置和工件厚度t，计算工件表面位置，存储其与预定的焊接打点位置的偏移量(位置修正量)(步骤S9)。而且，当选择了位置修正时，使用位置修正量修正焊接打点位置。由此，即使焊接打点位置针对每个工件发生了偏移，也可以高精度地进行点焊接。此后，各电极21、22移动向距离工件表面预定量Dc、Dd的开放位置(步骤S 12)。

在点位置修正模式中，当工件位置或工件厚度的检测值存在异常时，根据操作员的选择，跳过或重试此后的处理(步骤S13、步骤S14)。或者输出报警，然后结束处理(步骤S15)。

通过第一实施方式，可以起到以下的作用效果。

(1)在点焊接模式中，使可动电极21以一定速度接近工件W，根据可动电极驱动用的伺服电动机24的速度变化，判定可动电极21是否与工件表面抵接，并且根据判定为与工件表面抵接时的机器人1的位置和电极21、22间的开放量d来运算工件位置(步骤S4)。由此，在点焊接时不使用不必要的摄像装置等设备就能够修正焊接打点位置。因此，不需要摄像装置等的安装、拆卸，能够迅速地进行点焊接和点位置修正的操作，并且可以削减摄像装置等的成本。

(2)在使可动电极21与工件表面抵接的状态下，使对置电极22与工件表面抵接，根据伺服电动机24的速度变化判定对置电极22是否与工件表面抵接，并且根据判定为与工件表面抵接时的电极21、22间的开放量d来运算工件厚度t(步骤S7)。由此，还能够修正工件厚度t的偏差，可以更高精度地修正焊接打点位置。

(3)根据经由生产线控制盘6输出的指令来切换动作模式，并且经由生产线控制盘6报告所选择的动作模式。由此可以集中地管理动作模式。

(4)根据点焊接模式时的电极21、22的开放位置控制位置修正模式时的电极21、22的开放位置(步骤S3、步骤S 12)，因此，在位置修正模式时可以防止电极21、22与障碍物25的干涉。

(5)判定在位置修正模式中检测出的工件位置或工件厚度是否异常，在异常的情况下，根据操作员的选择结束(跳过)处理，或者再次尝试进行(重试)处理。因此，在跳过处理的情况下，可以转移到下一个程序命令。可以不迟滞地执行作业程序。在重试处理的情况下，即使发生偶然的或临时的异常也可以恰当地完成点焊接打点位置的修正。当既未选择跳过也未选择重试时，输出报警，并结束处理(步骤S15)，因此，操作员可以容易地识别工件位置或工件厚度有无异常。

(6)不管实际是否进行位置修正，都存储预先存储的焊接打点位置与检测出的工件位置之间的偏移、即位置修正量(步骤S9)，因此，操作员可以确认位置修正量，可以用于工件W的品质管理等中。

(7)通过操作员的选择来进行工件厚度检测的处理(步骤S7)，因此，在保证了工件厚度的精度的情况下不需要不必要的处理，能够高效地进行位置修正。

(8)通过操作员的选择进行位置修正(步骤S11)，因此，也能够实现不进行位置修正而单纯确认位置修正量的操作。

第二实施方式

参照图13说明本发明的第二实施方式的点焊接系统。第二实施方式中，在点位置修正模式中，在第一实施方式的处理之外还对工件W实际地进行点焊接，评价其焊接结果然后验证位置修正的妥当性，这一点与第一实施方式不同。以下主要说明与第一实施方式的不同点。

图13是表示通过本发明的第二实施方式的机器人控制装置3以及焊枪控制装置4整体执行的处理的一例的流程图。在第二实施方式中，预先选择了是否在位置修正处理前进行点焊接(处理前点焊接指令)以及是否在位置修正处理后进行点焊接(处理后点焊接指令)。通过操作员的操作，经由生产线控制盘6将该指令输入到机器人控制装置3。也可以通过示教操作盘5的操作来对其进行指示。

在步骤S21中，判定是否根据来自生产线控制盘6的信号而选择了点位置修正模式。在步骤S21为肯定时，进入步骤S23，当为否定时进入步骤S22。在步骤S22中执行与图4的步骤S2相同的点焊接处理。在步骤S23中，判定是否根据来自生产线控制盘6的信号而发出了位置修正处理前的点焊接指令。

当步骤S23为肯定时，进入步骤S24，当为否定时，越过步骤S24、步骤S25而进入步骤S26。在步骤S24中，通过按照作业程序的焊接条件对工件W进行点焊接。即，为了对工件W附加预定的加压力而向伺服电动机24输出控制信号，并且，向电极21、22供给预定的控制电流。

在步骤S25中判定是否正常地进行了点焊接。例如根据电动机转矩T判定在工件W上施加的加压力是否正常，由此判定点焊接是否正常。也可以通过检测电动机转矩T以外的其它传感器来检测加压力。也可以根据是否在电极21、22中流过预定的控制电流来判定点焊接是否正常。也可以根据电极21、22间的开放量d判断在工件W上发生的焊接熔核(焊接时的工件W的凸起)是否良好，由此判定点焊接是否正常。也可以在工件表面上安装应变传感器来判断焊接熔核(nugget)是否良好。

在步骤S25中判定出焊接结果为异常时，进入步骤S26，当判定出点焊接结果正常时，判断为不需要位置修正处理，结束处理。在步骤S26中，执行与图4的步骤S3～步骤S15同样的位置修正处理。在这种情况下，求出位置修正量并修正焊接打点位置(步骤S11)。在步骤S27中，判定是否根据来自生产线控制盘6的信号发出了位置修正处理后的点焊接指令。

当步骤S27为肯定时进入步骤S28，当为否定时结束处理。在步骤S28中，按照包含修正后的焊接打点位置的作业程序对工件W进行点焊接。即，为了对工件W附加预定的加压力而向伺服电动机24输出控制信号，并且，向电极21、22供给预定的控制电流。此外，在步骤S26中判定为工件位置异常时，也可以不进行点焊接而结束处理。

在步骤S29中，与步骤S25同样地判定是否正常地进行了点焊接。当步骤S29为肯定时，判定为正常地进行了位置修正处理，然后结束处理。另一方面，当步骤S29为否定时，判定为没有正常地进行位置修正处理，返回步骤S26，再次进行位置修正处理。

这样，在第二实施方式中，通过与操作员的选择相对应的处理(步骤S24)，在位置修正处理前对工件W进行点焊接，判定其焊接结果是否良好，因此可以可靠地判断是否应该进行位置修正处理。另外，通过与操作员的选择相对应的处理(步骤S28)，在位置修正处理后对工件W进行点焊接，并判定其焊接结果是否良好，因此可以验证位置修正处理的妥当性。

此外，在上述实施方式中，为了检测工件位置以及工件厚度，通过伺服电动机24的编码器24a检测电动机速度v，或者检测与电动机电流相关的电动机转矩T，但只要是与伺服电动机24的转矩T或速度v相关的物理量，则可以检测转矩、电流、速度、加速度等任何物理量，物理量检测部不限于上述情况。

根据检测出的电动机速度v的变化(图7)或者电动机转矩T的变化(图8)，判定可动电极21是否与工件表面抵接，并且，根据电动机速度v的变化(图11)，判定对置电极22是否在可动电极21与工件表面抵接的状态下与工件表面抵接，但是，作为抵接判定部的控制装置3、4的结构不限于此。例如，可动电极21的移动速度表现出与电动机速度v相同的特性，因此，也可以检测可动电极21的移动速度，并根据该移动速度判定与工件表面的抵接。也可以不将可动电极21与工件表面抵接，而将对置电极22与工件表面抵接，根据此时的物理量的变化判定有无抵接。

根据来自编码器13a、24a的信号检测机器人1的位置以及电极21、22间的开放量d，根据该检测值，通过控制装置3、4中的运算来检测电极21、22的位置，但位置检测部不限于此。通过来自作为外部信号输出部的生产线控制盘6的外部信号(切换指令)，在点焊接模式和位置修正模式之间切换系统的动作模式，但也可以通过来自示教操作盘5的指令来切换动作模式，模式切换部的结构不限于上述结构。通过机器人控制装置3和焊枪控制装置4的CPU执行图4、13的点焊接处理以及位置修正处理，但也可以将机器人控制装置和焊枪控制装置构成为综合的一个控制装置。即，可以在机器人控制装置3中包含焊枪控制装置4的功能，处理部的结构不限于上述结构。

对点焊枪2以及机器人1进行控制，以使得：在点焊接模式中，基于在作业程序中设定的点焊接打点位置，对工件W进行点焊接，在位置修正模式中，可动电极21与工件表面抵接，但作为点焊枪和机器人控制部的控制装置3、4的结构可以是任意结构。根据可动电极21与工件表面抵接时的可动电极21的位置，运算可动电极21侧的工件位置，并且，根据可动电极21的位置和预先确定的工件厚度t0，运算对置电极22侧的工件位置(步骤S46)，但是运算部的结构也不限于此。作为修正工件位置的修正部的控制装置3、4的结构也不限于上述结构。

根据点焊接模式时的电极21、22的开放位置，控制位置修正模式时的电极21、22的开放位置(步骤S3、步骤S12)，但开放位置控制部的结构不限于此。在对于障碍物25考虑余量来设定了电极21、22的开放位置的情况下，可以使定位的位置变更相当于所述余量的量。经由生产线控制盘6向操作员报告动作模式，但也可以经由示教操作盘5来报告，报告部的结构可以是任意结构。

作为判定工件位置或者工件厚度的异常的异常判定部的控制装置3、4的结构也可以是任意的。也可以在等待来自操作员的指示后进行异常判定后的跳过或重试处理。将工件位置的修正量存储在控制装置3、4的存储器中，但也可以存储在其它存储部中。通过预先确定的作业程序(图12A、图12B)来设定是否执行位置修正处理，但设定部的结构不限于此。

只要具有：具有通过伺服电动机24接近和离开的一对电极21、22的点焊枪2、以及将点焊枪2和工件W中的任一方保持成能够相对于另一方相对移动、以便将工件W配置到电极21、22间的机器人1，则点焊接系统的整体结构不限于图1的结构。例如也可以使可动电极21和对置电极22的双方相对于点焊枪2的框架23a能够相对移动。

也可以如图14或图15所示那样构成点焊接系统。图14是将点焊枪2构成为具有能够开闭的一对焊枪臂26a、26b和在各焊枪臂26a、26b的末端部安装的可动电极21和对置电极22的、所谓的X型的点焊枪的例子。图15是构成为通过在预定位置设置的枪架15支撑点焊枪2，并且在机器人1的末端部经由机械手16保持工件W的例子，通过机器人1的驱动使工件W相对于点焊枪2相对移动，从而在电极21、22间配置了工件W。也可以使枪架15能够移动。

根据本发明，即使不使用摄像装置也可以检测出实际的工件位置，因此不需要摄像装置的安装或拆卸的操作，可以迅速地进行焊接打点位置处的工件位置修正作业。

以上，参照优选实施方式说明了本发明，但本领域技术人员能够理解，在在不脱离后述的请求专利保护的范围的情况下可以进行各种修正以及变更。

Claims (14)

1.一种点焊接系统，具备：点焊枪(2)，其具有相互对置配置的一对电极(21、22)、以及使该一对电极接近和离开的伺服电动机(13、24)；机器人(1)，其将所述点焊枪和工件中的任一方保持成能够相对于另一方相对移动，以便将所述工件配置到所述点焊枪的所述一对电极之间，所述点焊接系统的特征在于，

所述点焊接系统还具备：

物理量检测部(13a、24a)，其用于检测与所述伺服电动机的转矩或速度存在相关关系的物理量；

位置检测部(3、4、13a、24a)，其用于检测所述一对电极的位置；

模式切换部(6)，其根据切换指令，在对所述工件进行点焊接的点焊接模式和修正所述工件的点焊接位置的位置修正模式之间切换系统的动作模式；以及

处理部(3、4)，其用于执行所述点焊接模式中的点焊接处理以及所述位置修正模式中的位置修正处理，

所述处理部具有：

点焊枪和机器人控制部(3、4)，其对所述点焊枪以及所述机器人进行控制，以使得：当通过所述模式切换部切换到所述点焊接模式时，基于在预先确定的作业程序中设定的工件位置对所述工件进行点焊接，当切换到所述位置修正模式时，使所述一对电极的一方与所述工件的表面抵接；

抵接判定部(3、4)，其根据所述物理量检测部的检测值，来判定在所述位置修正模式中所述一对电极的一方是否与所述工件的表面抵接；以及

运算部(3、4)，其根据通过所述抵接判定部判定为所述一对电极的一方与所述工件的表面抵接时的所述位置检测部的检测值，来运算工件位置。

2.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：开放位置控制部(3、4)，其根据所述点焊接模式时的所述一对电极的开放位置，来控制所述位置修正模式时的所述一对电极的开放位置。

3.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述点焊接系统还具有向所述处理部输出外部信号的外部信号输出部(6)，

所述模式切换部根据从所述外部信号输出部输出的外部信号，来切换动作模式。

4.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述点焊接系统还具备：报告部(6)，其报告通过所述模式切换部切换后的动作模式。

5.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述点焊枪和机器人控制部将所述点焊枪以及所述机器人控制成：在切换到所述位置修正模式时，进一步使所述一对电极夹持所述工件的两面，

所述抵接判定部根据所述物理量检测部的检测值，进一步判定所述一对电极是否分别与所述工件的两面抵接，

所述运算部根据通过所述抵接判定部判定为所述一对电极与所述工件的两面抵接时的所述位置检测部的检测值，进一步运算工件厚度，并根据该工件厚度和所述位置检测部的检测值来运算工件位置。

6.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：异常判定部(3、4)，其判定与所述位置修正模式中的工件位置检测相关的所述位置修正处理的异常，

当通过所述异常判定部判定为异常时，结束与该异常判定对应的所述位置修正处理。

7.根据权利要求5所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：异常判定部(3、4)，其判定与所述位置修正模式中的工件位置检测或者工件厚度检测相关的所述位置修正处理的异常，

当通过所述异常判定部判定为异常时，结束与该异常判定对应的所述位置修正处理。

8.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：异常判定部(3、4)，其判定与所述位置修正模式中的工件位置检测相关的所述位置修正处理的异常，

当通过所述异常判定部判定为异常时，再次尝试进行与该异常判定对应的所述位置修正处理。

9.根据权利要求5所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：异常判定部(3、4)，其判定与所述位置修正模式中的工件位置检测或者工件厚度检测相关的所述位置修正处理的异常，

当通过所述异常判定部判定为异常时，再次尝试进行与该异常判定对应的所述位置修正处理。

10.根据权利要求1所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：修正部(3、4)，其根据由所述运算部运算出的工件位置来修正在所述作业程序中设定的点焊接位置。

11.根据权利要求5所述的点焊接系统，其特征在于，

所述处理部还具有：修正部(3、4)，其根据由所述运算部运算出的工件位置、或者由所述运算部运算出的工件位置和工件厚度，来修正在所述作业程序中设定的点焊接位置。

12.根据权利要求5所述的点焊接系统，其特征在于，

所述点焊接系统还具有变更所述作业程序的设定信息的程序设定变更部(3、4)，

所述程序设定变更部将由所述运算部运算出的工件厚度变更为在程序设定信息中记录的工件厚度。

13.根据权利要求1～12中任意一项所述的点焊接系统，其特征在于，

所述运算部根据由所述运算部运算出的工件位置，来运算预先在所述作业程序中设定的工件位置的位置修正量，

所述点焊接系统还具有存储该位置修正量的存储部(3、4)。

14.根据权利要求1～12中任意一项所述的点焊接系统，其特征在于，

所述点焊接系统还具备：设定部(3、4)，其针对进行点焊接的每个工件位置，设定是否执行所述位置修正模式中的所述位置修正处理。

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