焊接机器人制造技术

本发明专利技术提供一种焊接机器人，其在双丝焊接时的焊缝跟踪方面，不但前行极可实现高效的跟踪追踪性，而且后行极也可实现高效的跟踪追踪性。平移修正运算部（２３）利用前行极（５ａ）下一时刻的位置在基座坐标系∑↓［ｂａｓｅ］中的平移方向的修正量即平移修正量ΔＰ（ｔ），对前行极（５ａ）的目标值Ｐｌｅａｄ（ｔ）进行修正而得到一次修正目标值Ｐｌｅａｄ（ｔ）′。旋转修正运算部（２４）计算出旋转修正量Δθ（ｔ），该旋转修正量Δθ（ｔ）用于对因平移修正量ΔＰ（ｔ）的修正而产生的围绕前行极（５ａ）的焊枪（６）相对于实际焊缝Ｌｒｅ的姿势偏差进行修正，并计算出二次修正目标值Ｐｌｅａｄ（ｔ）″，该二次修正目标值Ｐｌｅａｄ（ｔ）″通过使焊枪（６）围绕前行极（５ａ）仅旋转了旋转修正量Δθ（ｔ）的方式对一次修正目标值Ｐｌｅａｄ（ｔ）′进行修正而计算出。通过二次修正目标值Ｐｌｅａｄ（ｔ）″驱动机械手（２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接机器人。具体而言，本专利技术涉及一种进行双丝焊接(tandem溶接)中的焊缝跟踪的焊接机器人。
技术介绍
在焊接机器人等自动焊接装置方面，广泛采用通过各种传感器自动追 踪焊缝的焊缝跟踪(SeamTracking)。焊缝跟踪的目的在于，通过利用 传感器对起因于对象工件的加工误差、设置误差、热变形的焊接过程的动 态误差等而产生的焊接目标位置的偏移进行检测并进行修正，以防止焊接 缺陷。图13示意性表示焊缝跟踪的原理。作为所使用的传感器1而言， 有机械式传感器、使用电弧焊接电流变化的传感器、光学4见觉传感器等。 即使传感器1的方式尽不相同，但从以下这一方面来看，原理是相同的， 即通过信号处理部2对传感器1测量出的信号进行处理并检测焊接接头和 焊枪3的位置偏差S'，来指示作为机器人等自动机械的焊枪位置控制装置 4进行修正。双丝焊接法是由两个电弧电极(焊丝)同时发出电弧进行高熔敷且高 速的焊接。在双丝焊接中，存在如图14A所示，两个电弧电极5a、 5b具 备公用的焊枪6的焊枪整体型，和如图14B所示，各个电弧电极5a、 5b 的每一个均具备独立的焊枪6a、 6b的焊枪多个型。 一般而言，两个电弧 电极5a、 5b中，相对于焊缝上的行进方向而位于前方侧的电弧电极(图 14A及图14B的电弧电极5a)称为前行极，位于后方侧的电弧电极(图 14A及图14B的电弧电极5b)叫做后行极。为对使用焊接机器人进行双丝焊接时的现有的焊缝跟踪进行说明，可 举出利用传感器检测横摆(weaving)动作时的电弧焊接电流变化，且将 该传感器设于两个电弧电极的两侧的装置为例。在该现有例中，相对于焊 缝的路径的修正是通过上下及左右的平移分量而进行。另外，所采用的方4法是，操作员通过程序命令等指定参照两个电弧电极中的哪一个的电流变 化(需要参照前行极的电流变化)。在这样的现有焊缝跟踪中，主要存在 以下两个问题。第一，特别是前行极，不能确保充分的跟踪追踪性能。具体而言，由 于跟踪的路径修正，引起后行极的位置偏差，而导致产生焊接缺陷。如图15所示，往往存在如下情况，即相对于示教路径Lte实际焊缝Lre产生歪 曲，而只用平移分量修正了的焊枪6的行进方向相对于示教路径Lte的行 进方向具有旋转分量。在这种情况下，虽然前行极5a可准确地跟踪实际 焊缝Lre，但是后行极5b却产生相对于实际焊缝Lre的位置偏差S，造成 焊接缺陷。为避免这种问题，只有减小因跟踪产生的修正量自身的方法。 为减小因跟踪产生的修正量，不仅需要提高焊接对象工件的加工精度，还 需要在将设置时的位置偏差及焊接热变形抑制到最小限度等制造方面花 费功夫，从而导致修正这些误差的本来目的即焊缝跟踪无法有效地发挥功 能的结果。第二，操作麻烦而成为人为误差的原因。如上所述，在现有的焊缝跟 踪方面，所采用的方法是，操作者通过程序命令等指定对两个电弧电极中 哪一个的电流变化使用跟踪控制。然而，在这种方法中，当在执行程序时， 操作员被强迫一边掌握焊接的行进方向， 一边依次输入对哪一个电极进行 选择的繁杂操作。另外，还存在因输入错误导致基于后行极的电流变化值 选择进行跟踪的非法跟踪方法的可能性。
技术实现思路
本专利技术的课题在于，提供一种焊接机器人，其在双丝焊接时的焊缝跟 踪中，不论前行极还是后行极均可实现高效的跟踪追踪性，以及不会强迫 操作员进行繁杂的操作，并且防止了人为误差。本专利技术提供一种焊接机器人，其具备多关节型的机械手；焊接器，其被安装于所述机械手的前端，且至少包含具备一对电极的焊枪和向所述电极供电的焊接电源；控制装置，其以所述电极沿着示教路径移动的方式 使所述机械手动作，同时通过所述焊接器对焊接对象物进行焊接；传感检 测机构，其测量在焊接中，所述电极的位置与所述焊接对象物的焊接接头5位置之间的偏差，其中，所述控制装置具备目标值运算机构，其计算出 所述电极中的前行极在固定垂直坐标系中的下一时刻的位置及姿势的目 标值；平移修正运算机构，其根据由所述传感检测机构测量出的所述位置 偏差，计算出所述前行极的下一时刻的位置及姿势在所述固定坐标系中的 平移方向的修正量即平移修正量，且根据该平移修正量对所述目标值进行修正而计算出一次修正目标值；旋转修正运算机构，其计算出旋转修正量，该旋转修正量用于对因所述平移修正量的修正而产生的实际焊缝与后行 极之间的位置偏差进行修正，并计算出二次修正目标值，该二次修正目标 值通过使焊枪围绕所述前行极仅旋转了该旋转修正量的方式对所述一次修正目标值进行修正而计算出；驱动机构，其通过根据所述二次修正目标 值计算出的目标关节角度驱动所述机械手的各关节。根据该构成，在因跟踪控制而使焊接行进方向变化的情况下，不仅可 对前行极的位置进行修正，而且也可对后行极的位置进行修正。具体而言，所述旋转修正量可用下述公式表示。旋转修正量 AP:平移修正量 d:焊接行进方向单位向量 7:焊接速度所述传感检测机构包含第一及第二传感检测机构，该第一及第二传感 检测机构分别与所述一对电极中的一个关联，所述控制装置具备前行极辨 别机构，该前行极辨别机构根据所述焊枪的行进方向和规定所述焊枪的形 状及所述一对电极的位置关系的焊枪形状参数，辨别出所述一对电极中的 哪一个是所述前行极，所述平移修正运算机构根据所述前行极辨别机构的 辨别结果，并使用所述第一及第二传感检测机构中与所述前行极相关的所 述传感检测机构的测量结果，计算出所述平移修正量。根据该构成，可自动辨别一对电极中的哪一个是前行极，并根据该辨 别结果，使用了第一及第二传感检测机构中与前行极对应的测量结果的焊缝跟踪得以执行。作为所述第一及第二传感检测机构，可使用电流检测传感器。另外， 也可以采用光学式传感器、机械式传感器等其他方式的传感器。通过具备旋转修正运算机构的控制装置，在由于跟踪而使焊接行进方 向变化的情况下，通过在平移修正的基础上，还进行使焊枪围绕前行极旋 转的修正，从而不论前行极还是后行极均能够实现高效的跟踪追踪性。其 结果是，即使在因焊接对象物的加工精度或设置精度较低及热变形等引起 焊接中的动态误差产生时，也可实现高质量的焊接。通过在控制装置中设置前行极辨别机构而自动辨别先行极，并自动选 择与前行极对应的传感检测机构，从而省去了现有技术那样的在执行程序 时操作员依次指定用于跟踪控制的传感器的繁杂操作，并能够可靠地防止 人为误差。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的焊接机器人的概略结构图。图2是第一实施方式的控制装置的框式图。 图3是表示机械手的前端附近的示意图。 图4表示示教程序的示意图。图5A是用于说明本专利技术第一实施方式的焊接机器人的动作的流程图。图5B是用于说明本专利技术第一实施方式的焊接机器人的动作的流程图。图6是用于说明前行极的辨别的流程图。图7是用于说明平移修正及旋转修正的示意图。图8是表示平移修正及旋转修正实现的前行极和后行极的移动的示意图。图9是用于说明前行极的辨别的示意图。图IO是表示本专利技术第二实施方式的焊接机器人的概略结构图。图11是第二实施方式的控制装置的框式图。图12A是用于说明本专利技术第二实施方式的焊接机器人的动作的流程7图。图12B是用于说明本专利技术第二实施方式的焊接机器人的动作的流程图。图13是表示焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接机器人，具备：　多关节型的机械手；　焊接器，其被安装于所述机械手的前端，且至少包含具备一对电极的焊枪和向所述电极供电的焊接电源；　控制装置，其以所述电极沿着示教路径移动的方式使所述机械手动作，同时通过所述焊接器对焊 接对象物进行焊接；　传感检测机构，其测量在焊接中，所述电极的位置与所述焊接对象物的焊接接头位置之间的偏差，　其中，所述控制装置具备：　目标值运算机构，其计算出所述电极中的前行极在固定垂直坐标系中的下一时刻的位置及姿势的目标 值；　平移修正运算机构，其根据由所述传感检测机构测量出的所述位置偏差，计算出所述前行极的下一时刻的位置及姿势在所述固定坐标系中的平移方向的修正量即平移修正量，且根据该平移修正量对所述目标值进行修正而计算出一次修正目标值；　旋转修 正运算机构，其计算出旋转修正量，该旋转修正量用于对因所述平移修正量的修正而产生的实际焊缝与后行极之间的位置偏差进行修正，并计算出二次修正目标值，该二次修正目标值通过使焊枪围绕所述前行极仅旋转了该旋转修正量的方式对所述一次修正目标值进行修正而计算出；　驱动机构，其通过根据所述二次修正目标值计算出的目标关节角度驱动所述机械手的各关节。...

【技术特征摘要】
JP 2008-1-15 2008-0060261、一种焊接机器人，具备多关节型的机械手；焊接器，其被安装于所述机械手的前端，且至少包含具备一对电极的焊枪和向所述电极供电的焊接电源；控制装置，其以所述电极沿着示教路径移动的方式使所述机械手动作，同时通过所述焊接器对焊接对象物进行焊接；传感检测机构，其测量在焊接中，所述电极的位置与所述焊接对象物的焊接接头位置之间的偏差，其中，所述控制装置具备目标值运算机构，其计算出所述电极中的前行极在固定垂直坐标系中的下一时刻的位置及姿势的目标值；平移修正运算机构，其根据由所述传感检测机构测量出的所述位置偏差，计算出所述前行极的下一时刻的位置及姿势在所述固定坐标系中的平移方向的修正量即平移修正量，且根据该平移修正量对所述目标值进行修正而计算出一次修正目标值；旋转修正运算机构，其计算出旋转修正量，该旋转修正量用于对因所述平移修正量的修正而产生的实际焊缝与后行极之间的位置偏差进行修正，并计算出二次修正目标值，该二...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村利彦，重吉正之，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]