CN101287572B

CN101287572B - 钢板对焊系统和钢板对焊方法

Info

Publication number: CN101287572B
Application number: CN2006800382052A
Authority: CN
Inventors: 西尾匡弘; 丹沢雅树; 肥田雅子; 清水孝恭; 柏原启一; 酒见修司
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: WO2007043707A1; US20090159579A1; CN101287572A; JP4636261B2; US8003914B2; WO2007043707A9; JP2007105775A

Abstract

本发明公开了能够确保产品质量的钢板对焊系统和钢板对焊方法。要被接合在一起的冲切件(1、2)的对接部分被对接并且向所述对接部分施加预定的对接载荷，其中冲切件(1、2)沿焊接线的方向相对移动从而匹配所述对接部分。形成在各冲切件(1、2)的各对接部分上的凸起和凹陷被整平，从而与对接部分未匹配的情况相比提高了各冲切件(1、2)的各对接部分的直线精度。由于所述对接部分处的间隙大为减小，从而方便了在所述对接部分上焊接。从而在所述对接部分能获得良好的焊缝并能确保产品质量。

Description

钢板对焊系统和钢板对焊方法

技术领域

本发明涉及钢板的对焊系统和钢板的对焊方法，并且更具体地讲，本发明涉及用于对焊冲切钢板的钢板对焊系统和钢板对焊方法。

背景技术

通常，在汽车外侧板组件等等中，采用了裁接的冲切件，其由板厚与机械特性互不相同的钢板接合而成，以减小车身的重量并提高碰撞安全性能。例如，当冲切钢板(下称“冲切件”)被对接在一起并且这些冲切件的对接部分(以下简称“对接部分”)被激光照射来对焊冲切件以获得裁接的冲切件时，如果对接部分的间隙大于容许值(容许间隙的大小)，可能会产生焊接缺陷，比如针孔。因此，对接部分的间隙的管理在冲切件的对焊中极为重要。基于该原因，作为使对接部分的间隙等于或小于容许值的手段，可增加各冲切件的各对接部分的直线精度。然而，当各冲切件的各对接部分是通过冲切形成时，需将冲模(冲切刀片)的精度保持得很高，因此需要操作人员具有高的技能并且还需要对冲模进行严格管理。

尽管各冲切件的各对接部分的直线精度也可通过采用激光的切割工艺得到增加，但增加了设备和制造成本。为了规避这种情况，专利文献1公开了一种对接接合装置，其对准各冲切件的各对接部分，并通过对对接部分施加对接载荷使冲切件对接在一起然后解除所述对接载荷来增加对接部分的精度。然而，在根据专利文献1的对接接合装置中，当任何冲切件的对接部分上出现比较大的凸起、凹陷和毛口时，在解除对接载荷时会在对接部分中产生间隙，从而可能在对接部分上产生焊接缺陷如针孔。此外，在这种对接接合装置中，需根据各冲切件的形状专门制作用于固定冲切件的夹紧装置，因此在通用性方面就存在问题。为了规避这种情况，可沿对接部分布置多个由气缸驱动的夹紧件，但这样一来需要很多气缸，从而增加了制造成本。

另一方面，在某些常规的激光焊接装置中，为确保焊接质量，可利用功率测量计定期测量功率激光的激光输出(焊接中实际使用的激光)来校正振荡器的激光输出。然而，由于测量要耗费一定时间(10至60秒)，考虑到生产率的问题，不可能针对每件产品都测量激光输出，因此在发现激光输出存在问题时有可能已经制造了大量的具有焊接缺陷的产品。此外，某些常规激光焊接装置包括针孔检测装置，所述针孔检测装置基于由视觉感受器如CCD相机拍到的图像数据来判定焊缝中是否存在针孔。然而，由于图像处理要耗费一定时间，针孔检测和焊接不能同时进行，并且现有的情况是在焊接后的检查过程中专门进行针孔检测。由于该原因，检查过程中需要大量的工艺，并且因此需要一种能在焊接的同时检测针孔的系统。

专利文献1：日本专利申请公报JP-A-2003-275883号。

发明内容

·本发明要解决的问题

本发明正是鉴于上述情况作出的，并且第一目的是提供一种钢板对焊系统，通过这种系统能够确保产品质量。

另外，第二目的是提供一种钢板对焊方法，通过该方法能确保产品质量。

·解决所述问题的手段

为了实现上述第一目的，根据本发明的第一方面，提供了一种钢板对焊系统，在所述钢板对焊系统中，钢板在用于接合的对接部分处被焊接，所述钢板对焊系统包括：夹持装置，用于靠近所述钢板的对接部分夹持要被接合在一起的钢板；对接装置，用于将被所述夹持装置夹持的钢板在所述对接部分处对接，并且用于向对接了的钢板的对接部分施加预定的对接载荷；匹配装置，用于使被所述对接装置对接的钢板相对移动以使所述钢板的对接部分滑动匹配；以及焊接装置，用于沿焊接线焊接所述钢板的对接部分，其中，所述夹持装置包括：基座，其沿所述焊接线延伸并支撑所述钢板的下表面的靠近所述对接部分的部分；夹条，其设置在所述基座上方以面向所述基座；多个夹紧件，其竖直地设置在所述夹条上以能够竖直地移动并且沿所述夹条布置；多个压缩弹簧，其位于所述夹条和各夹紧件之间并且各夹紧件的所述压缩弹簧平行布置；以及夹条驱动装置，其用于沿竖直方向驱动所述夹条，其中靠近各夹紧件的端部布置的一个或多个所述压缩弹簧的弹力设定为大于靠近中心布置的一个或多个所述压缩弹簧的弹力。

根据本发明的第二方面，在根据第一方面的对焊系统中，在所述夹持装置中，各夹紧件相对于所述夹条倾斜使得靠近所述夹条的中心的一端定位得更低，并且所述夹紧件中靠近所述夹条的中心设置的一个或多个夹紧件定位得更低。

根据本发明的第三方面，在根据第一至第二方面任一方面的对焊系统中，所述焊接装置是利用振荡器产生的激光从激光头照射所述对接部分的激光焊接装置，并且包括针孔检测装置，所述针孔检测装置用于基于容纳在所述激光头中的光学系统中的激光的反射光强度来检测焊缝的针孔。

根据本发明的第四方面，在根据第一至第三方面任一方面的对焊系统中，所述针孔检测装置包括：光传感器，其设置在所述激光头上，以捕捉所述激光的反射光；以及针孔检测控制装置，在该针孔检测控制装置中，由所述光传感器捕捉的反射光被分为包含由于针孔而引起的反射光强度变化的高频分量和包含噪音和反射光强度的连续变化的低频分量，其中所述反射光的所述高频分量和低频分量之间的差值或者所述高频分量和低频分量的商被用作反射光强度数据，并且当所述反射光强度数据中有预定数量的数据连续地低于阈值时则检测到针孔。

根据本发明的第五方面，在根据第一至第四方面任一方面的对焊系统中，设置有激光输出调节装置，以基于所述激光头的光学系统中的激光的透射光或反射光的强度来调节所述振荡器的激光输出。

根据本发明的第六方面，在根据第一至第五方面任一方面的对焊系统中，所述激光输出调节装置包括：光传感器，设置在所述激光头上以捕捉所述激光的透射光或反射光；以及激光输出控制装置，基于所述光传感器捕捉的激光的透射光或反射光通过该激光输出控制装置测量所述激光的输出，并且通过该激光输出控制装置将基于所述测量结果计算出的激光输出调节信号输出至所述振荡器。

为实现上述第二目标，根据本发明的第七方面，提供一种利用上述钢板对焊系统将钢板在用于接合的对接部分处焊接的对焊方法，其中，所述夹条驱动装置适于降低所述夹条，每个夹紧件靠近所述钢板的对接部分夹持所述钢板，在所述每个夹紧件中，在所述每个夹紧件的更靠近端部处具有的夹紧力比在所述每个夹紧件的更靠近中心处具有的夹紧力大；然后在所述钢板的对接部分将所述钢板对接在一起并向所述钢板的对接部分施加预定的对接载荷；在这种状态下，使所述钢板相对移动以使所述钢板的对接部分匹配；然后焊接所述钢板的对接部分。

因此，在本发明的第一方面中，靠近要被接合在一起的钢板的对接部分的部分由夹持装置夹住。另外，各个被夹住的钢板的对接部分由对接装置对接，并且向所述对接部分施加预定对接载荷。然后，在所述钢板的对接部分由匹配装置匹配后，所述对接部分由焊接装置焊接。

在本发明的第一方面中，当所述夹条被所述夹条驱动装置降低时，各定位钢板的靠近各对接部分的部分由各夹紧件夹住。此时，各夹紧件被多个位于各夹紧件和夹条之间的压缩弹簧压在所述钢板上。这样，由于各夹紧件的布置在外侧的压缩弹簧的弹力高于靠近中心布置的压缩弹簧的弹力，因此各夹紧件的两端均被紧紧地压在所述冲切件上。

在本发明的第二方面中，即使所述夹条的中心由于施加在夹条上的载荷而变形为凸起的形状时，靠近夹条中心布置的夹条仍被紧紧地压在所述冲切件上。

在本发明的第三方面中，焊接过程中产生的针孔可被即时检测到。

在本发明的第四方面中，由光传感器捕捉到的反射光被分为包含由于针孔而引起的反射光强度变化的高频分量和包含噪音和反射光强度的连续变化的低频分量，所述高频分量和低频分量之间的差值或所述高频分量和低频分量的商被用作反射光强度数据，并且在所述反射光强度数据中有预定数量的数据连续低于阈值时检测针孔。

在本发明的第五方面中，激光输出测量可在极短的时间内完成。

在本发明的第六方面中，基于由光传感器捕捉到的激光的透射光或反射光来测量激光的激光输出，并且将基于测量结果计算出的激光输出调节信号输出至振荡器。

在本发明的第七方面中，靠近要被接合在一起的各钢板的各对接部分的部分被夹住。各夹住的钢板使其对接部分对接，并且向所述对接部分施加预定的对接载荷。这种状态中，在所述钢板的对接部分被匹配后，焊接所述对接部分。

·本发明的效果

能够提供可确保产品质量的对焊系统和对焊方法。

附图说明

图1是本对焊系统的示意图；

图2是工件供应装置的示意图，图示了放在材料选用区最上面的冲切件被各吸附垫吸附的状态。

图3是所述工件供应装置的示意图，图示了冲切件被传送的情形；

图4是工件定位装置的示意图，图示了冲切件被成对的定位销定位的状态；

图5是工件夹持装置的正视图；

图6是所述工件夹持装置的示意图，图示了压缩螺旋弹簧位于夹紧件和夹条之间、平行设置的状态；

图7是图示了一种由所述夹紧装置的各夹紧单元夹住的各冲切件被工件对接装置对接的状态的俯视图；

图8是工件匹配装置的示意性俯视图，图示了使活动侧的冲切件相对于固定侧的冲切件在焊接线的方向上作往复运动的状态；

图9是图示了定位状态监测装置和靠近激光头的焊缝形状检查装置的CCD相机的布置的立体图；

图10是针孔检测装置的示意图；

图11是所述针孔检测装置的流程图；

图12是激光输出调节装置的示意图；

图13是图示了由夹紧装置的各夹紧单元夹住的各冲切件被所述工件对接装置对接的状态的正视图；

图14是所述工件定位装置的示意图，图示了刚刚被所述工件供应装置放在磁体传送器上之后的冲切件；

图15是另一实施方式的示意图，图示了两个冲切件被所述工件定位装置定位的状态；以及

图16是另一实施方式的示意图，图示了三个冲切件被所述工件定位装置定位的状态。

·附图标记说明

1、2冲切件，1a、2a对接部分，3、4磁体传送器(传送器)，7工件夹持装置(夹紧手段)，8对接部，9工件对接装置(对接手段)，10工件匹配装置(匹配手段)，21夹具基座(基座)，22夹条，23夹紧件，25压缩螺旋弹簧(压缩弹簧)，32反射光，33光传感器(针孔检测手段)，37光传感器(激光输出调节手段)

具体实施方式

下面基于图1至14说明本发明的实施方式。如图1所示，该对焊系统包括：工件供应装置5，在该工件供应装置5中，冲切件1、2(钢板)分别被一个接一个地供应(放置)到磁体传送器3、4上；工件定位装置6，通过该工件定位装置6，分别放到磁体传送器3、4上的冲切件1、2被定位在其预定的位置上；工件夹持装置7(夹持手段7)，由工件定位装置6定位的冲切件1、2分别在它们的对接部分1a、2a附近被工件夹持装置7夹持；工件对接装置9(对接手段)，通过该工件对接装置9，由工件夹持装置7夹持的冲切件1、2分别在它们的对接部分1a、2a处被对接并且冲切件1、2的对接部8被施加预定的对接载荷；工件匹配装置10(匹配手段)，通过该工件匹配装置10，由工件对接装置9对接的冲切件1、2沿焊接线的方向(从图1的角度看)相对移动，从而匹配冲切件1、2的对接部分1a、2a；以及焊接装置11(焊接手段)，通过该焊接装置11，由工件匹配装置10匹配的冲切件1、2的对接部8沿所述焊接线激光焊接。

如图2和3所示，工件供应装置5包括：在机器人控制装置的控制下运行的机械手12、安装在机械手12上的垫框架13和多个(例如以3×3排列的总共9个)吸附垫14(真空垫)，为每一冲切件1、2设置所有这些构件。各吸附垫14安装在各个竖直布置在垫框架13上、从而相对于垫框架13可竖直移动的轴15的下端。各轴15的外部套有压缩螺旋弹簧16，在吸附过程中，压缩螺旋弹簧16将吸附垫14压紧在任一冲切件1、2上。工件供应装置5通过各机械手12将各垫框架13定位在吸附位置，该吸附位置正好位于任一放在各材料选用区17的冲切件1、2之上方，因此将各垫框架13的各吸附垫14连接到各冲切件1、2上。在这种状态中，当各垫框架13向上移动时，仅从各材料选用区17拾取一块冲切件1、2。

在此，在工件供应装置5中，如正视图(从图3的角度看)中所示，布置在各垫框架13中心处的各轴15的长度被设定为比布置在其他列(外侧列)上的各轴15长。因此，如图3所示，当各冲切件1、2被传送时，各冲切件1、2由于自重而挠曲使得中心的位置更低，从而使各吸附垫14上的载荷均衡。因此，可避免由于在任一特定的吸附垫14上载荷集中而从任一吸附垫14上脱落。另外，各材料选用区17设置有磁体浮起器，所述磁体浮起器使最上面的冲切件1、2的一端浮起以免每次拾取多个冲切件1、2。如图1所示，在正视图(从图1的角度看)中，工件定位装置6包括磁体传送器3、4，磁体传送器3、4布置在焊接装置11的动力马达前端18的左右两侧，其中由工件供应装置5供应的冲切件1、2被磁体传送器3、4的磁力固定(吸住)。

另外，如图4所示，工件定位装置6包括成对的定位销19、20，所述定位销在磁体传送器3、4的沿焊接线方向(从图4看是竖直方向)的一侧(从图4看是下侧)突出于各磁体传送器3、4的传送面(上表面)。在工件定位装置6中，随着各磁体传送器3、4向所述焊接线方向的一侧移动，分别放在磁体传感器3、4上的各冲切件1、2向所述焊接线方向的一侧移动。然后，各冲切件1、2的一侧(从图4看是下侧)抵接每一对定位销19、20，使得各冲切件1、2能够沿所述焊接线的方向定位。此外，如图1和4所示，工件定位装置6在平行设置的磁体传送器3、4之间具有多个定位销40，定位销40升高或降低以从各磁体传送器3、4的各传送面(上表面)探出或缩回到各磁体传送器3、4的各传送面(上表面)中，定位销40沿所述焊接线的方向(从图4看是竖直方向)成列排布。

在工件定位装置6中，在各冲切件1、2被各定位销19、20沿所述焊接线的方向定位之后，各磁体传送器3、4被向前驱动，从而将各冲切件1、2向前移动(从图4看是磁体传送器3将冲切件1向右移动，同时从图4看是磁体传送器4将冲切件2向左移动)。然后，各冲切件1、2的各对接部分1a、2a抵接在定位销40上，使得各冲切件1、2能够沿对接方向(从图4看是水平方向)被定位。如图5所示，工件夹持装置7包括夹紧单元，夹紧单元由沿所述焊接线的方向(从图1的角度看)延伸的夹具基座(基座)21和竖直移动以靠近或远离夹具基座21的夹条22组成。所述夹紧单元包括多个(本实施方式为4个)竖直设置在夹条22上、并沿夹条22成列排布的夹紧件23。

如图6所示，夹紧件23的两端由一对轴24吊起，所述轴可相对于所述夹条22竖直移动。多个(本实施方式为4个)压缩螺旋弹簧25(压缩弹簧)定位在夹紧件23和夹条22之间并定位在所述的一对轴24之间。在工件夹持装置7中，各夹紧件23的布置在外侧的压缩螺旋弹簧25的弹力被设置为比布置在内侧的压缩螺旋弹簧25的弹力大(是2至4倍)。因此，在工件夹持装置7中，各夹紧件23的中心可避免弯曲成凹陷形状，从而允许各夹紧件23紧密地接触夹具基座21上的各冲切件1、2。另外，在工件夹持装置7中，接近夹条22中心布置的轴24形成得长一些。

因此，如图5所示，以倾斜的方式设置夹紧件23使得其接近夹条22的中心的端部被定位得更低，并且接近夹条22中心布置的夹紧件23被安装得更低。因此，在工件夹持装置7中，在夹持各冲切件1、2的过程中，即使在夹条22由于夹紧缸26的载荷而变形为突出形状时，也可防止布置在中心处的夹紧件23的夹紧力(夹持力)低于布置在外侧的夹紧件23的夹紧力，从而避免了各冲切件1、2和夹具基座21之间的不充分的紧密接触。在此，各夹紧件23的夹紧面具有凸部和凹部以增加对冲切件1、2的夹持力。

如图7所示，工件对接装置9包括成对的对接缸27，所述对接缸将一个夹紧单元向另一夹紧单元移动。通过所述成对的对接缸27，位于活动侧的、夹紧(夹持)冲切件2的一个夹紧单元向位于固定侧的、夹紧冲切件1的另一夹紧单元移动，从而将冲切件1的对接部分1a和冲切件2的对接部分2a对接在一起，并且向冲切件1和冲切件2的对接部8(以下简称“对接部8”)施加预定的对接载荷(10至50kN/m)。另外，如图8所示，工件匹配装置10包括匹配缸28，匹配缸28使得所述另一夹紧单元沿所述焊接线的方向(从图8看是水平方向)向所述一个夹紧单元往复运动。

工件匹配装置10使得所述另一夹紧单元作一次往复运动，其中在每一方向上移动5mm的距离，同时通过工件对接装置9向对接部8施加对接载荷，从而使冲切件1的对接部分1a(端面)与冲切件2的对接部分2a(端面)匹配以使对接部8的间隙变窄(在本实施方式中变窄至0.1mm或更小)。在此，在匹配冲切件1、2时，由匹配缸28驱动的夹紧单元由直接作用的引导装置沿所述焊接线的方向引导。焊接装置11包括振荡器、光学系统、动力马达前端18、激光头驱动机构和激光控制装置。由所述振荡器产生的激光从动力马达前端18经由所述光学系统作用到对接部8。在所述激光控制装置的控制下，动力马达前端18移动使得作用到对接部8的激光的焦点沿所述焊接线移动，从而对接部8被焊接以将冲切件1和冲切件2接合在一起。

另外，所述对焊系统包括定位状态监测装置，其测量由工件定位装置6定位的各冲切件1、2(在冲切件1、2就要被工件夹持装置7的夹紧单元夹持之前)在所述焊接线的方向上的位置和已经由工件匹配装置10进行匹配的冲切件1、2的对接部8的间隙。如图9所示，所述定位状态监测装置包括多个CCD相机29和配备微计算机的状态判定装置30。基于对各CCD相机捕捉到的图像进行处理获得的图像数据，测量各冲切件1、2在所述焊接线的方向上的位置和对接部8的间隙，并基于该测量结果作出OK/NG判定。在此，适宜使用常规的控制逻辑来进行图像处理和判定处理。

另外，所述对焊系统包括针孔检测装置(针孔检测手段)，其检测由焊接装置11进行了激光焊接的对接部8(下称“焊接部分8”)的针孔(焊接缺陷)。如图10所示，所述针孔检测装置包括：设置在容纳于动力马达前端19中的光学系统中的低反射镜31、捕捉从低反射镜31反射的激光32(下称“反射光32”)的光传感器33和配备了微计算机的针孔判定装置34，所述针孔判定装置基于光传感器33捕捉到的反射光32的强度判定在焊接部分8中是否存在针孔(焊接缺陷)。如图11所示，所述针孔检测装置在焊接过程中连续测量反射光32的强度(下称“反射光强度”)(图11中步骤1)。

针孔判定装置34对测量到的反射光强度(测量结果)进行处理(例如通过FFT处理)以将所述强度区分为包含由于针孔而引起的反射光强度变化的高频分量和包含噪音和反射光32强度的连续变化的低频分量(图11中步骤2)。另外，针孔判定装置34计算所述反射光强度的高频分量(100至500Hz)和低频分量(10至50Hz)之间的差值以基于计算结果产生用于针孔判定的数据(图11中步骤3)。此外，针孔判定装置34将用于针孔判定的数据和储存在储存单元(存储器)中的第一阈值进行对比(图11中步骤4)，如果用于焊接部分8中针孔判定的数据的任何部分低于第一阈值(如果图11中在步骤4判定为YES)，则计算用于焊接部分8中针孔判定的数据部分的长度(数据的数量)(图11中步骤5)。

在此，在图11的步骤4中，如果用于针孔判定的数据中没有低于第一阈值的部分(如果在图11的步骤4中判定为NO)，则作出OK(无针孔)的判定(图11中步骤6)。另外，针孔判定装置34将用于针孔判定的数据中低于第一阈值的部分的长度(数据数量)与储存在储存单元(存储器)中的第二阈值进行对比(图11中步骤7)。如果用于焊接部分8中针孔判定的数据中低于第一阈值的部分的长度(数据数量)包含超过第二阈值的部分(如果在图11的步骤7中判定为YES)，则作出焊接部分8中NG(检测到针孔)的最终判定(图11中步骤8)。此外，在图11的步骤7中，如果用于焊接部分8中针孔判定的数据低于第一阈值的部分的长度(数据数量)不包含任何超过第二阈值的部分(如果在图11的步骤7中判定为NO)，则作出OK(无针孔)的判定(图11中步骤9)。

在此，如果在焊接部分8产生任何针孔，则功率激光(从动力马达前端18作用到对接部8的激光)不被用于焊接而是朝冲切件1、2的后侧穿过对接部8，导致由于稳定状态(无针孔的状态)引起的反射光强度降低。所述针孔检测装置利用这种现象来使反射光强度规格化。如图9所示，所述对焊系统包括焊缝形状检查装置，所述焊缝形状检查装置包含：光源，从该光源向焊接部分8照射长条形激光；CCD相机35，其捕捉被所述光源的长条形激光照射的焊接部分8的图像；以及配备了微计算机的焊缝判定装置。所述焊缝检查装置在焊接的同时基于对CCD相机35捕捉到的图像进行处理而获得的图像数据来测量焊接部分8的焊缝高度和各焊接部分8的两侧上的各冲切件1、2的高度，并基于测量结果作出焊接部分8OK/NG的判定。在此，适宜使用常规控制逻辑来进行图像处理和判定处理。

此外，所述对焊系统包括激光输出调节装置，激光输出调节装置短时间(0.5秒)地测量功率激光的激光输出(焊接中实际使用的激光输出：单独地使用来自所述振荡器的激光输出)并且基于测量结果调节所述振荡器的激光输出。如图12.所示，该激光输出调节装置包括：光传感器37，其捕捉容纳在动力马达前端18中的光学系统的透射光(激光)；以及配备了微计算机的控制装置38。在所述激光输出调节装置中，由光传感器37捕捉到的激光被放大器39转换为电信号并且通过所述控制装置38基于所述电信号计算所述功率激光的激光输出。在此，控制装置38利用预定的输出转换公式根据通过放大器39转换获得的电信号来计算所述功率激光的激光输出。

另外，在所述激光输出调节装置中，控制装置38对利用所述输出转换公式计算出的功率激光的激光输出值进行温度漂移校正。此外，在所述激光输出调节装置中，控制装置38计算进行了所述温度漂移校正的所述功率激光的激光输出值低于或超过所述功率激光的激光输出的预设上限值和下限值的比率，并基于计算出的所述功率激光的激光输出的低于比或超过比来调节所述振荡器的激光输出。

接下来说明所述对焊系统的操作。首先，工件供应装置5拾取放在各材料选用区17上的冲切件1、2(钢板)最上面的一个以将所述冲切件传送至磁体传送器3、4。在此，由于各垫框架13的布置在中心处的吸附垫14安装的位置低于布置在其他列(外侧列)中的吸附垫14的位置，因此各冲切件1、2以挠曲状态传送，从而避免了吸附误差和吸附脱落。然后，如图14所示，当被传送的冲切件1、2放到工件定位装置6的磁体传送器3、4上时，磁体传送器3、4向在所述焊接线的方向(从图14看是竖直方向)上的一侧(从图14看是下侧)移动，从而将放在磁体传送器3、4上的冲切件1、2移动至在所述焊接线的方向上的一侧。然后，各冲切件1、2的一侧抵接各定位销19、20，使得冲切件1、2能够沿所述焊接线的方向定位。

接下来，在各冲切件1、2沿所述焊接线的方向定位后，各定位销40上升并向前驱动磁体传送器3、4。从而，各冲切件1、2被磁体传送器3向前移动(从图14看冲切件1是被磁体传感器3向右移动，同时从图14看冲切件2是被磁体传送器4向左移动)。然后，如图1所示，各冲切件1、2的各对接部分1a、2a抵接在定位销40上，使得各冲切件1、2能够沿对接方向(从图1看是水平方向)定位。在各冲切件1、2被定位后，定位状态监测装置测量各冲切件1、2的沿所述焊接线方向的位置。如果所述定位状态监测装置作出OK的判定，则工件夹持装置7(夹持手段)的各夹紧单元的各夹条22下降，从而允许所述夹紧单元在靠近各冲切件的对接部分1a、2a处夹持住各冲切件1、2。

在此，关于在各夹紧单元22的夹紧件23和夹条22之间平行设置的四个压缩螺旋弹簧25，设置在外侧的压缩螺旋弹簧25的弹力被设定为大于设置在内侧(在中心处)的压缩螺旋弹簧25的弹力。因此，在夹紧时，夹紧件23的中心可避免弯曲成凹陷形状，从而防止了各冲切件1、2和夹具基座21之间的不充分的紧密接触。此外，如图5所示，以倾斜方式设置夹紧件23使得各夹紧件23的靠近夹条22中心的端部被设置得更低，并且设置夹紧件23使得靠近夹条22中心布置的夹紧件23布置得更低。因此，即使各夹条22的中心部由于在夹持各冲切件1、2的过程中作用的载荷变形成凸状时，也可防止靠近各夹条22中心的夹紧件23的夹持力变低，从而防止各冲切件1、2和夹具基座21之间的不充分的紧密接触。

另一方面，如果所述定位状态监测装置作出NG(定位缺陷)的判定，则系统停止以发出警报指示工件定位缺陷。在这种情况中，在各冲切件1、2的位置被校正并且系统再次启动后，所述定位状态监测装置再次测量各冲切件1、2的沿所述焊接线的方向的位置。在各冲切件1、2被各夹紧单元在各对接部分1a、2a附近夹住时，各定位销40下降。即，当各冲切件1、2被各夹紧单元夹住时，各定位销40下降以缩回。接下来，如图13所示，各冲切件1、2的各对接部分1a、2a被对接在一起，并且工件对接装置9向对接部8施加对接载荷。在这种状态中，工件匹配装置10(匹配手段)使冲切件2沿所述焊接线的方向(从图13的角度看)向着冲切件1做往复运动，其中在每一方向上的移动量为5mm。

从而，冲切件1、2两者的对接部分1a、2a被匹配，使得对接部8的间隙可被设定为等于或小于适于激光焊接的0.1mm。在完成各冲切件1、2的各对接部分1a、2a的匹配后，所述定位状态监测装置测量冲切件1、2的对接部8的间隙。当所述定位状态监测装置作出OK的判定时，所述激光输出调节装置测量功率激光的激光输出并基于测量结果调节所述振荡器的激光输出。另一方面，当所述定位状态监测装置作出NG(对接缺陷)的判定时，则系统停止以发出警报指示对接缺陷。在这种情况中，在对接部8的间隙被校正并且系统再次启动后，所述定位状态监测装置再次测量对接部8的间隙。另外，当所述振荡器的激光输出被所述激光输出调节装置调节时，所述焊接装置(焊接手段)开始激光焊接对接部8。

与焊接过程同步地，针孔检测装置(针孔检测手段)测量所述激光的反射光的强度并基于测量结果判定焊接部分8中是否存在针孔(焊接缺陷)。在此，当所述针孔检测装置作出NG(检测到针孔)的判定时，系统发出警报并输出NG(检测到针孔)信号至外部。此外，在所述对焊系统中，在焊接的同时，焊缝形状检查装置基于通过CCD相机35捕捉的图像而获得的图像数据来测量焊接部分8的焊缝高度和各焊接部分8的两侧的各冲切件1、2的高度，并基于测量结果作出焊接部分8OK/NG判定。当所述焊缝形状检查装置作出NG(焊接缺陷)判定时，系统也发出警报并输出NG(焊接缺陷)信号至外侧。然后，在所述对焊系统中，在完成焊接后，工件夹持装置7的各夹紧单元的各夹条22上升以解除各夹紧单元对产品(裁接冲切件)的夹持，然后由工件定位装置6的各磁体传送器3、4将产品传送。用预定的传送装置将被传送的产品转移并放到材料选用区上。

在本实施方式中，可达到以下效果。

在所述对焊系统中，各冲切件1、2(钢板)的各对接部分1a、2a被接合在一起，并且向对接部8施加预定的对接载荷。在这种状态中，冲切件1、2沿所述焊接线的方向相对移动，从而匹配对接部8(冲切件1的对接部分1a和冲切件2的对接部分2a)。因此，形成在各冲切件1、2的各对接部分1a、2a上的凸起和凹陷被整平，从而与所述对接部分未被匹配的情况相比提高了各冲切件1、2的各对接部分1a、2a的直线精度。由于极大地减小了在对接部8处的间隙，因此方便了在对接部8上的焊接。从而获得了良好的焊缝并确保了产品的质量。

另外，在所述对焊系统中，工件夹持装置7(夹持手段)的各夹紧单元的多个夹紧件23在所述焊接方向的直线中分开地形成，并且在各夹紧件23和各夹条22之间设置有平行的多个压缩螺旋弹簧25(压缩弹簧)。各夹紧件23的布置在外侧的压缩弹簧的弹力被设定为大于布置在内侧(在中心处)的压缩螺旋弹簧25的弹力，防止了各夹紧件23弯曲成凹陷形状。各冲切件1、2因此可在各夹紧件23的整体长度上紧密接触各夹具基座21(基座)。此外，以倾斜的方式设置夹紧件23使得夹紧件23靠近夹条22中心的端部被布置更低，并且设置夹紧件23使得靠近夹条22中心布置的夹紧件23布置得更低。因此，即使各夹条22的中心由于在夹持各冲切件1、2的过程中施加的载荷而变形成凸状，也可防止靠近夹条22中心的夹紧件23的夹持力不够，允许各冲切件1、2可靠地接触各夹具基座21。此外，工件夹持装置7通用性高并能够适用于多种冲切件。

此外，在所述对焊系统中，所述针孔检测装置(针孔检测手段)在焊接过程中测量所述光学系统中的激光的反射光的强度，并基于测量结果判定在焊接部分8中是否存在针孔(焊接缺陷)。因此，当焊接过程中产生针孔时，所述针孔可被立刻检测到。由于取消了传统上在完成焊接后的检查工艺中要进行的焊接缺陷检查，因此减少了工艺的数量而增加了生产率并减少了制造成本。此外，当基于反射光的强度计算出的反射光强度数据中有预定数量的数据连续地低于阈值时，所述针孔检测装置作出NG(检测到针孔)判定。因此，与仅基于反射光的强度来判定是否存在针孔的情况相比，可防止将焊接部分8上很小的凹陷瑕疵错误判定为针孔。

此外，所述对焊系统包括激光输出调节装置，其将由光传感器37捕捉到的激光的光学系统的透射光(激光)转换为电信号，并且基于该电信号调节所述振荡器的激光输出。因此短时间(0.5秒)地测量所述功率激光的激光输出以调节所述振荡器的激光输出。因此，可在每一周期调节激光输出而不会影响产量，避免了由于激光输出引起的焊接缺陷。

在此，实施方式不限于以上所述，并且可以按以下方式设置。

在工件供应装置5中，采用吸附垫14(真空垫)作为吸附装置。可替换地，可按需将全部或部分吸附垫14替换为磁体。

在工件定位装置6中，各磁体传送器3、4的成对的定位销19、20将一个接一个拾取的各冲切件1、2沿所述焊接线的方向定位。可替换地，如图15和16所示，可设置两对或三对定位销19、20以拾取两片或三片冲切件1、2，并且可通过多对定位销19、20将这多个冲切件1、2同时沿所述焊接线的方向定位。

在工件对接装置9中，所述夹紧单元由对接缸(液压缸)的驱动力驱动。可替换地，可用包括伺服马达、滚珠丝杠和直接作用的引导装置的直接作用单元来取代这种液压缸驱动所述夹紧单元。

为了将冲切件1、2接合在一起，工件匹配装置10使冲切件2在所述焊接线的方向向着冲切件1作一次往复运动。根据需要，可使冲切件2作两次或三次往复运动。

在所述针孔检测装置中，由光传感器33捕捉到的反射光32被区分为高频分量和低频分量，然后利用所述高频分量和低频分量之间的差值作为反射光强度数据。可替换地，可利用所述高频分量和低频分量的商作为反射光强度数据。

在所述机构输出调节装置中，所述光学系统的透射光被光传感器37捕捉。可替换地，所述光学系统的反射光可被光传感器37捕捉并被转换为电信号。另外，来自所述激光器的冷却金属梁阻尼器的散射光的一部分可被光传感器37捕捉到并被转化为电信号。

本实施方式说明了所述对焊系统用来将冲切件1、2接合在一起的情况。可替换地，该对焊系统可用来焊接和接合冲切件1与一块或多块激光焊接钢板。

Claims

1.一种钢板对焊系统，在所述钢板对焊系统中，钢板在用于接合的对接部分处被焊接，所述钢板对焊系统的特征在于包括：

夹持装置，用于靠近所述钢板的对接部分夹持要被接合在一起的钢板；

对接装置，用于将被所述夹持装置夹持的钢板在所述对接部分处对接，并且用于向对接了的钢板的对接部分施加预定的对接载荷；

匹配装置，用于使被所述对接装置对接的钢板相对移动以使所述钢板的对接部分滑动匹配；以及

焊接装置，用于沿焊接线焊接所述钢板的对接部分，

其中，所述夹持装置包括：基座，其沿所述焊接线延伸并支撑所述钢板的下表面的靠近所述对接部分的部分；夹条，其设置在所述基座上方以面向所述基座；多个夹紧件，其竖直地设置在所述夹条上以能够竖直地移动并且沿所述夹条布置；多个压缩弹簧，其位于所述夹条和各夹紧件之间并且各夹紧件的所述压缩弹簧平行布置；以及夹条驱动装置，其用于沿竖直方向驱动所述夹条，并且靠近各夹紧件的端部布置的一个或多个所述压缩弹簧的弹力设定为大于靠近中心布置的一个或多个所述压缩弹簧的弹力。

2.如权利要求1所述的钢板对焊系统，其特征在于，在所述夹持装置中，各夹紧件相对于所述夹条倾斜使得靠近所述夹条的中心的一端定位得更低，并且所述夹紧件中靠近所述夹条的中心设置的一个或多个夹紧件定位得更低。

3.如权利要求1或2所述的钢板对焊系统，其特征在于，所述焊接装置是利用振荡器产生的激光从激光头照射所述对接部分的激光焊接装置，并且包括针孔检测装置，所述针孔检测装置用于基于容纳在所述激光头中的光学系统中的激光的反射光强度来检测焊缝的针孔。

4.如权利要求3所述的钢板对焊系统，其特征在于，所述针孔检测装置包括：光传感器，其设置在所述激光头上，以捕捉所述激光的反射光；以及针孔检测控制装置，在该针孔检测控制装置中，由所述光传感器捕捉的反射光被分为包含由于针孔而引起的反射光强度变化的高频分量和包含噪音和反射光强度的连续变化的低频分量，其中所述反射光的所述高频分量和低频分量之间的差值或者所述高频分量和低频分量的商被用作反射光强度数据，并且当所述反射光强度数据中有预定数量的数据连续地低于阈值时则检测针孔。

5.如权利要求3所述的钢板对焊系统，其特征在于进一步包括：

激光输出调节装置，用于基于所述激光头的光学系统中的激光的透射光或反射光的强度来调节所述振荡器的激光输出。

6.如权利要求5所述的钢板对焊系统，其特征在于，所述激光输出调节装置包括：光传感器，设置在所述激光头上以捕捉所述激光的透射光或反射光；以及激光输出控制装置，基于所述光传感器捕捉的激光的透射光或反射光通过该激光输出控制装置测量所述激光的输出，并且通过该激光输出控制装置将基于所述测量结果计算出的激光输出调节信号输出至所述振荡器。

7.一种利用如权利要求1所述的钢板对焊系统将钢板在用于接合的对接部分处焊接的对焊方法，

其中，所述夹条驱动装置适于降低所述夹条，每个夹紧件靠近所述钢板的对接部分夹持所述钢板，在所述每个夹紧件中，在所述每个夹紧件的更靠近端部处具有的夹紧力比在所述每个夹紧件的更靠近中心处具有的夹紧力大；然后在所述钢板的对接部分将所述钢板对接在一起并向所述钢板的对接部分施加预定的对接载荷；在这种状态下，使所述钢板相对移动以使所述钢板的对接部分匹配；然后焊接所述钢板的对接部分。