CN103801794B - 多层焊焊接装置 - Google Patents

Abstract

在多层焊焊接机器人中进行焊接道次的动作确认时，由于只能通过依次到达示教点来进行焊接道次的选择，因此十分花费时间。本发明提供的多层焊焊接装置根据包括焊接开始点(P2‑1)及焊接结束点(P3‑1)的预先示教的基本焊接线(Ws)、以及相对于基本焊接线(Ws)设定的偏移量而生成全部N层的焊接道次，并根据生成的焊接道次使焊炬(T)移动来进行焊接。当在动作确认时通过示教器从全部N层的焊接道次中选择了任一个时，机器人控制装置计算焊接道次上的移动目标位置(P2‑2、P2‑3等)。接着，在被输入了移动信号时，使焊炬(T)向计算出的移动目标位置移动。由于无需回绕而能够立即选择想要进行动作确认的焊接道次，因此能够大幅地缩短位置姿势的确认时间。

Description

多层焊焊接装置

技术领域

本发明涉及一种在示教的基本焊接线上反映规定的偏移量地生成期望数量的焊接道次的多层焊焊接装置。

背景技术

多层焊焊接是指，通过多个焊接道次反复焊接厚板工件的接合部，并通过焊道填埋坡口，从而进行接合的焊接施工法。在利用示教再现型的机器人实现该多层焊焊接的情况下，必须对机器人示教示教点，但示教全部的焊接道次的示教点的作业量巨大。因此，如例如专利文献1所示，示教的仅是第1道次的基本焊接线，对于第2道次以后，通过在第1道次的各示教点上增加规定的偏移量而自动地生成多个焊接道次，从而减少示教作业。

图4是多层焊焊接装置51的框图。在该图中，机器人控制装置RC根据来自示教器TP的操作信号Ss输出用于对配置在机器人R上的多轴的伺服电机进行动作控制的动作控制信号Mc，并在规定的时机对焊接电源WP输出焊接指令信号Wc。作为上述的各种信号的输入，焊接电源WP供给焊接电压Vw及焊接电流Iw，或控制设置在未图示的气体罐上的电磁阀而输出保护气体，对焊丝进给电机WM输出进给控制信号Fc而对焊丝进给电机WM进行旋转驱动。机器人R载置焊丝进给电机WM、焊炬T等，并根据操作信号Ss使焊炬T的前端位置移动。焊接焊丝WR通过焊丝进给电机WM以通过焊炬T内的方式被进给，在与作业对象物即工件W之间产生电弧A而进行焊接。

示教器TP为可搬式的示教操作盘，与机器人控制装置RC连接。作业者使用该示教器TP进行用于切换基准坐标系或使机器人R进行缓进给的操作，并示教机器人R的第1道次的位置姿势(示教点)。此时，对各示教点赋予从1开始逐渐上升的移步编号。对于第2道次以后，通过按照焊接道次指定相对于第1道次的示教点的偏移量，从而自动地生成第2道次以后的位置姿势。如此输入的示教数据作为多层焊焊接程序Td存储在机器人控制装置RC的内部。

机器人控制装置RC根据来自示教器TP的输入对机器人R进行缓进给，或根据多层焊焊接程序Td使机器人R进行再生运转。

图5是示教器TP的外观图。键盘41是用于进行示教操作、各种设定操作等的部件，包括：确定对机器人R进行缓进给时的移动方向及旋转方向的方向指示按键41A、用于在确认示教结束的示教点的位置姿势时使机器人R向示教点依次移动的移步前进按键41B及移步后退按键41C。移步前进按键41B使机器人R按照移步编号移动，移步后退按键41C使机器人R按照与移步编号相反的顺序移动。显示部43用于显示多层焊焊接程序Td的示教内容、进行多层焊焊接的焊接区间的总道次数或当前的道次数、机器人的动作控制所必要的各种参数等。

图6是用于说明以基本焊接线为基准生成的焊接道次的图。在该图(a)中，示出通过焊炬T进行工件W的多层焊焊接的情况下的基本焊接线Ws、以及其前后的示教点。该示教例的情况下的焊炬T的动作为，从接近点P1向焊接开始点P2-1移动而开始焊接，在进行焊接的同时向焊接结束点P3-1移动而结束焊接后，向退避点P4移动。

另一方面，在该图(b)中，示出3道次的多层焊焊接程序的动作轨迹。在该图中，通过在焊接开始点P2-1设定规定的偏移量从而设定第2道次的焊接开始点P2-2及第3道次的焊接开始点P2-3。此外，通过在焊接结束点P3-1设定规定的偏移量从而设定第2道次的焊接结束点P3-2及第3道次的焊接结束点p3-3。其结果是，生成在该图(a)的第1道次的基本焊接线Ws的基础上还设定了第2道次的焊接线Ws2及第3道次的焊接线Ws3的多层焊焊接程序。需要说明的是，作为上述偏移量，通常设定位置分量及姿势分量的共计6分量。

在生成这样的3道次的多层焊焊接程序的情况下，焊炬T的焊接时的动作如下。即，在第1～3道次的各自的焊接道次中，从接近点P1向焊接开始点P2-N(N为1～3。以下相同。)移动而开始焊接，在向焊接结束点P3-N移动而结束焊接后，向退避点P4移动(反复3次)。或者，构成为可使其执行往复动作，在这种情况下，从接近点P1向焊接开始点P2-1移动而开始焊接，在进行焊接的同时向焊接结束点P3-1移动而结束焊接后，向退避点P4移动。然后，从退避点P4向焊接结束点P3-2移动而开始焊接，并在向焊接开始点P3-2移动而结束焊接后，向接近点P1移动。进而，从接近点P1向焊接开始点P2-3移动而开始焊接，在进行焊接的同时向焊接结束点P3-3移动而结束焊接后，向退避点P4移动。

然而，在这样生成的多层焊焊接程序中，为了自动地生成第2道次以后的焊接道次，必须在进行焊接加工之前确认是否会成为不与夹具和加工物干涉的情况、所期望的位置姿势。作为确认的方法，采取通过按下上述示教器TP的移步前进按键41B或移步后退按键41C，从而使机器人R依次到达各示教点的方法。即，在进行与实际的焊接加工同样的动作的同时进行确认作业。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】：日本特开昭58-187270号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

在上述的现有技术中，如果为了使机器人R只能依次到达各示教点而在以全部的焊接道次的数量回绕(或往复)示教点的同时进行动作确认，则存在非常花费时间的问题。特别是，根据板的厚度、坡口形状，道次数可能达到100道次，因此，在这种情况下为了回绕(或往复)全部的焊接道次会花费非常多的时间。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够选择想要进行动作确认的焊接道次的多层焊焊接装置。

【用于解决课题的手段】

为了解决上述课题，技术方案1的发明为一种多层焊焊接装置，根据包括焊接开始点及焊接结束点的预先示教的基本焊接线、以及相对于该基本焊接线设定的偏移量而生成全部N层的焊接道次，其中N为2以上的整数，并根据生成的焊接道次使焊炬移动而进行焊接，所述多层焊焊接装置的特征在于，具备：

焊接道次选择机构，其从全部N层的焊接道次中选择任一个；

位置计算机构，其在通过所述焊接道次选择机构选择了焊接道次时，计算选择出的焊接道次上的移动目标位置；

焊炬移动机构，其在被输入了移动信号时，使所述焊炬向通过所述位置计算机构计算出的移动目标位置移动。

技术方案2的发明根据技术方案1所记载的多层焊焊接装置，其特征在于，在焊炬位于第M层的焊接道次的规定位置的状态下通过所述焊接道次选择机构进行焊接道次的顺序输送操作时，所述位置计算机构计算第(M+1)层的焊接道次上的与所述规定位置对应的移动目标位置，其中M为1以上且小于N的整数。

技术方案3的发明根据技术方案1或技术方案2所记载的多层焊焊接装置，其特征在于，在焊炬位于第L层的焊接道次的规定位置的状态下通过所述焊接道次选择机构进行焊接道次的逆顺序输送操作时，所述位置计算机构计算第(L-1)层的焊接道次上的与所述规定位置对应的移动目标位置，其中L为2以上且小于N的整数。

技术方案4的发明根据技术方案1所记载的多层焊焊接装置，其特征在于，还具备显示机构，该显示机构在与焊接行进方向正交的平面上以点信息显示所述全部N层的焊接道次上的所述焊接开始点或所述焊接结束点，

所述焊接道次选择机构根据在所述显示机构上显示的点信息中的任一个点被选择这一情况来选择焊接道次，

所述位置计算机构计算被选择的焊接道次上的所述焊接开始点或所述焊接结束点作为所述移动目标位置。

技术方案5的发明根据技术方案4所记载的多层焊焊接装置，所述显示部分虚拟性地显示根据全部N层的焊接道次生成的焊道。

【发明效果】

根据本发明，在进行多层焊焊接程序的动作确认时，能够通过简单的操作立即选择想要进行动作确认的焊接道次，由此能够大幅缩短各焊接道次上的位置姿势的确认时间。

附图说明

图1是本发明所涉及的多层焊焊接装置的功能框图。

图2是用于说明焊接道次的切换操作的情形的图。

图3是在与焊接行进方向正交的平面上以点信息显示各焊接道次上的焊接开始点的图。

图4是多层焊焊接装置的结构框图。

图5是示教器的外观图。

图6是用于说明以基本焊接线为基准而生成的焊接道次的图。

符号说明

1 多层焊焊接装置

2 按键输入监视部

3 示教处理部

5 硬盘

7 移动目标位置计算部

9 动作控制部

10 接口

11 解释执行部

12 驱动指令部

21 CPU

22 ROM

23 RAM

41 键盘

41A 方向指示按键

41B 移步前进按键

41C 移步后退按键

43 显示部

51 多层焊焊接装置

A 电弧

Fc 进给控制信号

Iw 焊接电流

Mc 动作控制信号

Of 偏移量文件(offset fle)

R 机器人

RC 机器人控制装置

Rg 层叠范围

Ss 操作信号

T 焊炬

Td 多层焊焊接程序

TP 示教器

Vw 焊接电压

W 工件

Wc 焊接指令信号

WM 焊丝进给电机

WP 焊接电源

WR 焊接焊丝

Ws 基本焊接线

具体实施方式

图1是本发明的多层焊焊接装置1的功能框图。在该图中，示教器TP为与现有技术同样用于作成多层焊焊接程序的可搬式操作装置。在本发明中，在对多层焊焊接程序进行动作确认时作为用于选择焊接道次的焊接道次选择机构发挥功能。机器人R也与现有技术同样，为将把持的焊炬T(参照图4)的前端引导至指示的位置姿势的部件，在本发明中，作为用于将焊炬引导至选择的焊接道次上的移动目标位置的焊炬移动机构发挥功能。以下，对作为本发明的位置计算机构发挥功能的机器人控制装置RC的详细情况进行说明。

机器人控制装置RC由微型计算机构成，该微型计算机包括：作为中央计算处理装置的CPU21、存储有软件程序、控制参数等的ROM22、作为临时的计算区域的RAM23、各种存储器等。TP接口10用于连接示教器TP。硬盘5为非易失性存储器，存储多层焊焊接程序Td和后述的偏移量文件Of。

在ROM22中存储有用于进行各种处理的软件程序。将它们功能性地表示在同一图中时，包括按键输入监视部2、示教处理部3、移动目标位置计算部7、动作控制部9、解释执行部11及驱动指令部12的各处理部。所述的各处理部被CPU21读取而执行。

按键输入监视部2在进行了示教器TP的键盘41(参照图5)的操作时监视输入的操作信号Ss并进行解析，从而向示教处理部3、解释执行部11通知示教信息。

示教处理部3根据由按键输入监视部2通知的示教点(即，构成基本焊接线的焊接开始点、中间点、焊接结束点等)的位置姿势坐标值、第2道次以后的焊接道次上的距基本焊接线的偏移量而生成多层焊焊接程序Td，并存储到硬盘5中。偏移量可以作为多层焊焊接程序Td的内部数据存储，也可以如图示那样作为从多层焊焊接程序Td间接参照的偏移量文件Of存储。

解释执行部11在作业者为了确认机器人R的位置姿势而通过手动操作使生成好的多层焊焊接程序Td低速再生时，按照示教点读出多层焊焊接程序Td而对其内容进行解析。并且，在需要驱动机器人R的情况下，向动作控制部9输出驱动所必要的控制信息(命令的种类、位置姿势值等)。动作控制部9根据控制信息进行轨道计划等，并经由驱动指令部12向机器人R输出动作控制信号Mc。其结果是，机器人R被驱动控制。

解释执行部11还在进行存储于多层焊焊接程序Td中的焊接道次的选择操作时，将选择的焊接道次编号存储到RAM23中并向移动目标位置计算部7委托各焊接道次上的移动目标位置的计算。移动目标位置计算部7计算选择的焊接道次上的移动目标位置而存储到RAM23中。

接下来，对在如上述那样构成的多层焊焊接装置1中，在确认生成好的多层焊焊接程序Td的位置姿势的情况下的本发明的作用进行说明。

图2是用于说明焊接道次的切换操作的情形的图。在该图中，示出3道次的多层焊焊接程序中的焊接开始点及焊接结束点。具体地说，通过在焊接开始点P2-1上设定规定的偏移量而设定第2道次的焊接开始点P2-2及第3道次的焊接开始点P2-3。此外，通过在焊接结束点P3-1上设定规定的偏移量而设定第2道次的焊接结束点P3-2及第3道次的焊接结束点P3-3。由焊接开始点P2-1和焊接结束点P3-1形成基本焊接线Ws。

(1.多层焊焊接程序的低速运转操作的开始)

通过作业者选择生成好的多层焊焊接程序Td，当图4所示的移步前进按键41B被按下1次时，焊炬T从接近点P1向焊接开始点P2-1移动。

在焊炬T位于焊接开始点P2-1的状态下再次按下移步前进按键41B时，与以往同样地，焊炬T向焊接结束点P3-1移动。关于这一点，在本发明中，为了能够容易地确认各焊接道次上的位置姿势，准备使移动方向为焊接道次的方向的焊接道次选择模式。以下，对在选择了焊接道次选择模式的状态下按下移步前进按键41B或移步后退按键41C的情况进行说明。

(2.焊接开始点处的向焊接道次方向的前进操作／后退操作)

当在选择了焊接道次选择模式的状态下按下1次移步前进按键41B时，解释执行部11对移动目标位置计算部7委托移动目标位置的计算。移动目标位置计算部7根据设定的偏移量计算第2道次的焊接开始点P2-2的位置姿势，存储到RAM23中，并通知动作控制部9。动作控制部9经由驱动指令部12向机器人R输出动作控制信号Mc，以使焊炬向计算出的移动目标位置移动。其结果是，焊炬T向第2道次的焊接开始点P2-2移动。

同样地，当在焊炬T位于第2道次的焊接开始点P2-2的状态下按下1次移步前进按键41B时，焊炬T向第3道次的焊接开始点P2-3移动。进而，在移步前进按键41B按下1次时，焊炬T向第1道次的焊接开始点P2-1移动(向原处返回)。当然，通过按下移步后退按键41C，也可以依次向焊接道次的相反方向移动。

需要说明的是，焊接道次选择模式与通常的模式的切换可以通过规定的菜单进行切换，或者构成为只要在按下示教器TP的规定的操作按键的状态之时即可切换成焊接道次选择模式。这种情况下，通过按下规定的操作按键并按下移步前进按键41B(或移步后退按键41C)，从而进行向下一焊接道次的移动。

此外，例如，也可以在从焊接开始点P2-1向第2道次的焊接开始点P2-2移动后，当切换成通常的模式而按下移步前进按键41B时，与以往同样地，使其从第2道次的焊接开始点P2-2向焊接结束点P3-2移动。

(3.焊接结束点处的向焊接道次方向的前进操作／后退操作)

当在焊接结束点P3-1处按下1次移步前进按键41B时，通过与上述同样的处理，能够使焊炬T依次向第2道次的焊接结束点P2-3、第3道次的焊接结束点P3-3移动。

(4.焊接区间的任意位置处的向焊接道次方向的前进操作／后退操作)

在焊炬T位于焊接区间的任意位置(例如在第1道次时为焊接开始点P2-1～焊接结束点P3-1间的任意位置)的情况下，通过对当前的位置姿势值反映偏移量，从而能够使焊炬T依次向第2道次、第3道次上的对应的位置移动。

如以上说明那样，根据本发明，在进行多层焊焊接程序的动作确认时，能够通过简单的操作立即地选择想要进行动作确认的焊接道次，由此能够大幅度缩短各焊接道次上的位置姿势的确认时间。

需要说明的是，在上述的实施方式中，使用于使焊炬向移动目标位置移动的移动信号为示教器TP的移步前进按键41B或移步前进按键41B，但不局限于此。也可以使用可从外部向机器人控制装置RC部输入的信号作为上述移动信号，或准备用于输入上述移动信号的其他操作机构。

[实施方式2]

接下来说明发明的第二实施方式。在第二实施方式中，在与焊接行进方向正交的平面上作为点信息来表示各焊接道次上的焊接开始点或焊接结束点，并显示在示教器TP的显示部43(参照图5)上。并且，能够利用该显示而选择移动目的地的焊接道次。以下，对详细情况进行说明。

图3是在与焊接行进方向正交的平面上通过点信息来显示各焊接道次上的焊接开始点的图。该图例示出在示教器TP的显示部43上显示的样子。如该图所示那样，假想地显示工件W和焊炬T，并在工件W的坡口平面上用黑点标识出各焊接道次上的焊接开始点(包括图2中例示的P2-1、P2-2、P2-3的全部的焊接开始点)。黑点的曲线位置可以根据成为基准的焊接开始点的位置和按照焊接开始点设定的偏移量而容易地计算出。需要说明的是，在该图中，仅以焊接开始点为对象，但也可以切换成以焊接结束点为对象的显示。

此外，在该图中，更优选显示由全部的焊接道次形成的焊道的层叠范围Rg。层叠范围Rg根据焊接焊丝的进给量、焊接时间、坡口剖面积等已知的值来推测运算层叠范围Rg而显示。

如以上说明那样，在实施方式2中，由于能够将各焊接道次上的焊炬T的位置姿势在与焊接行进方向正交的平面上以图解方式显示，因此能够容易地确认各焊接道次之间的相对位置的差异。

需要说明的是，在图3中，更优选构成为通过直接触碰示教器TP的按键操作或画面能够选择表示焊接开始点的上述黑点中的任一个，并且构成为将焊炬T实际地引导向选择的黑点所对应的位置。即，当作业者选择黑点，并接着与实施方式1同样地按下图4所示的移步前进按键41B时，进行使焊炬T向选择的黑点的焊接开始点处的位置姿势移动的处理。具体的处理流程与实施方式1同样即可。

Claims (5)

1.一种多层焊焊接装置，根据包括焊接开始点及焊接结束点的预先示教的基本焊接线、以及相对于该基本焊接线设定的偏移量而生成全部N层的焊接道次，其中N为2以上的整数，并根据生成的焊接道次使焊炬移动来进行焊接，所述多层焊焊接装置的特征在于，具备：

焊接道次选择机构，其在进行所述焊炬的动作确认时，从全部N层的焊接道次中选择作为动作确认的对象的任一个焊接道次；

位置计算机构，其在通过所述焊接道次选择机构选择了焊接道次时，计算选择出的焊接道次上的移动目标位置；

焊炬移动机构，其在被输入了移动信号时，使所述焊炬向通过所述位置计算机构计算出的移动目标位置移动。

2.根据权利要求1所述的多层焊焊接装置，其特征在于，

在焊炬位于第M层的焊接道次的规定位置的状态下，通过所述焊接道次选择机构进行了焊接道次的顺序输送操作时，所述位置计算机构计算第M+1层的焊接道次上的与所述规定位置对应的移动目标位置，其中M为1以上且小于N的整数。

3.根据权利要求1或2所述的多层焊焊接装置，其特征在于，

在焊炬位于第L层的焊接道次的规定位置的状态下，通过所述焊接道次选择机构进行了焊接道次的逆顺序输送操作时，所述位置计算机构计算第L-1层的焊接道次上的与所述规定位置对应的移动目标位置，其中L为2以上且小于N的整数。

4.根据权利要求1所述的多层焊焊接装置，其特征在于，

还具备显示机构，该显示机构在与焊接行进方向正交的平面上以点信息显示所述全部N层的焊接道次上的所述焊接开始点或所述焊接结束点，

所述焊接道次选择机构根据选择在所述显示机构上显示的点信息中的任一个点这一情况来选择焊接道次，

所述位置计算机构计算被选择的焊接道次上的所述焊接开始点或所述焊接结束点作为所述移动目标位置。

5.根据权利要求4所述的多层焊焊接装置，其特征在于，

所述显示机构虚拟性地显示根据全部N层的焊接道次生成的焊道。