CN104972240B - 焊接检查机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人系统，其具备机器人，该机器人在臂前端具备由伺服马达驱动的两个爪。根据该机器人系统，检测在利用两个爪以规定的力对焊接在工件上的焊接部件施加负荷时的、两个爪的相对位置。计算所检测的相对位置与规定的基准相对位置之间的误差。通过将所计算的误差与规定的阈值比较，判断工件是良品或是次品。

Description

焊接检查机器人系统

技术领域

本发明涉及执行焊接检查的机器人系统。

背景技术

检查焊接在工件上的焊接部件的焊接品质的机器人系统是已知的。例如，在JP2007-278809A中公开了使用安装于机器人臂的前端的超声波传感器来检查焊接品质的方法。

但是，在JP2007-278809A所公开的相关技术中，需要超声波传感器及控制超声波传感器的控制装置，因此结构复杂。

因此，要求结构简单，并且能检查焊接在工件上的焊接部件的焊接品质的机器人系统。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供一种机器人系统，其具备机器人，该机器人在臂前端具备由伺服马达驱动的两个爪，该机器人系统执行包括通过焊接而安装的焊接部件的工件的焊接检查，具备检测在利用上述两个爪以规定的力对上述焊接部件施加负荷时的、上述两个爪的相对位置的位置检测部、计算上述相对位置与规定的基准相对位置之间的误差的误差计算部、在上述误差为规定的阈值以下时判断为上述工件是良品，并且在上述误差比上述规定的阈值大时判断为上述工件是次品的判断部。

根据本发明的第二方案，第一方案的机器人系统还具备根据上述工件的种类，改变对上述焊接部件施加负荷时的力的大小、上述基准相对位置、上述规定的阈值中的至少任一个的设定改变部。

根据本发明的第三方案，提供一种机器人系统，其具备机器人，该机器人在臂前端具备由伺服马达驱动的两个爪，该机器人系统执行包括通过焊接而安装的焊接部件的工件的焊接检查，具备检测在上述两个爪分别与上述焊接部件接触时的上述两个爪的第一相对位置、并且检测由上述两个爪以规定的力对上述焊接部件施加负荷时的上述两个爪的第二相对位置的位置检测部、计算上述第一相对位置与上述第二相对位置之间的变化量的变化量计算部、计算上述变化量与规定的基准变化量之间的误差的误差计算部、在上述误差是规定的阈值以下时判断为上述工件是良品、并且在上述变化量比上述规定的阈值大时判断为上述工件是次品的判断部。

根据本发明的第四方案，第三方案的机器人系统还具备根据上述工件的种类，改变对上述焊接部件施加负荷时的力的大小、上述基准变化量、上述规定的阈值中的至少任一个的设定改变部。

根据本发明的第五方案，第一至第四中任一个方案的机器人系统还具备以利用上述两个爪把持上述工件，将上述工件搬运到规定的位置的方式控制机器人的搬运控制部，上述搬运控制部以将判断为良品的上述工件搬运到第一位置，并且将判断为次品的上述工件搬运到与上述第一位置不同的第二位置的方式控制机器人。

根据本发明的第六方案，第一至第五中任一个方案的机器人系统还具备根据上述工件的种类，改变对上述焊接部件施加负荷的前后的上述两个爪的开口宽度的开口宽度改变部。

本发明的效果如下。

根据具有上述结构的机器人系统，基于对焊接部件施加规定的负荷时的焊接部件的位移量，判断焊接品质。由此，由于不需要用于检查焊接品质的专用的传感器及其控制装置，因此可使机器人系统的结构简单化。

这些及其他本发明的目的、特征及优点通过参照附图所示的本发明示例的实施方式的详细说明变得更明确。

附图说明

图1是表示一实施方式的机器人系统的整体结构的立体图。

图2是表示成为焊接检查的对象的工件的立体图。

图3A是放大表示工件的周围的局部放大图。

图3B是放大表示工件的周围的局部放大图。

图4是一实施方式的机器人系统的功能方框图。

图5是表示为了搬运工件而利用手保持工件的状态的侧视图。

图6是表示具有其他方式的工件的立体图。

图7是表示利用图4的机器人系统执行焊接检查时的工序的流程的流程图。

图8是其他实施方式的机器人系统的功能方框图。

图9是表示利用图8的机器人系统执行焊接检查时的工序的流程的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。图示的实施方式的结构要素为了有助于本发明的理解而适当改变比例尺。另外，在多个图中，对相同或对应的结构要素使用相同的参照符号。

图1是表示一实施方式的机器人系统10的整体结构的立体图。机器人系统10是检查包括焊接部件的工件的焊接品质的焊接检查机器人系统。机器人系统10具备由未图示的机器人控制装置控制的机器人20。

机器人20具备具有能旋转的主体部的基体22、能相对于基体22旋转地安装的下臂24、能相对于下臂24旋转地安装的上臂26、能相对于上臂26旋转地安装的手腕部28、以及安装于手腕部28的手30。图1所示例的机器人20是六轴机器人，但本发明也能适用于具有任意结构的机器人。

手30具有从手30突出地延伸，以能互相接近或离开的方式相对移动的一对爪32。爪32以在可动范围内具有任意的开口宽度的方式由伺服马达34控制。手30的爪32以在执行焊接检查时，以规定的力对焊接部件施加负荷的方式被控制。

图2是表示成为焊接检查的对象的工件50的立体图。工件50具有大致具有长方体形状的主体52、焊接在主体52的上表面的两个焊接部件54。各个焊接部件54还具有焊接在工件50上的基部54a、以从主体52的上表面52a离开的方式从基部54a延伸的板状的平板部54b。焊接部件54的基部54a例如利用点焊接、激光焊接等公知的焊接方法焊接在主体52上。焊接部件54以平板部54b互相平行地延伸的方式安装。图示的工件50只不过是一例，只要是本领域技术人员，当然也能利用本发明执行具有其他方式的工件的焊接检查。

图3A及图3B是放大表示工件50的周围的局部放大图。在执行焊接检查时，机器人20首先如图3A所示，相对于载置于作业台56的工件50，将手30定位在规定的位置。此时，以焊接部件54分别位于手30的爪32之间的方式对手30进行定位。

并且，如图3B所示，手30的爪32以互相接近的方式向关闭方向被驱动。此时，驱动爪32的伺服马达34以利用规定的转矩旋转的方式被控制。转矩根据执行焊接检查时应施加于焊接部件54的负荷决定。被向关闭方向驱动的爪32以与焊接部件54的平板部54b的面接触，并且，利用与转矩的大小相应的规定的力对焊接部件54施加负荷的方式被驱动。

图4是一实施方式的机器人系统10的功能方框图。如图所示，机器人系统10具备位置检测部60、误差计算部62、判断部64、搬运控制部66、开口宽度改变部68及设定改变部70。

位置检测部60检测两个爪32的相对位置。在本实施方式中，爪32被伺服马达32以进行开闭的方式驱动。因此，例如能通过检测伺服马达34的旋转位置，检测爪32的相对位置。伺服马达34的旋转位置例如由旋转编码器检测。在执行焊接检查时，位置检测部60检测爪32以规定的力对焊接部件54施加负荷时的爪32的相对位置。爪32的相对位置从位置检测部60输出到误差计算部62。

误差计算部62计算由位置检测部60检测的爪32的相对位置与预定的基准相对位置之间的误差。基准相对位置例如是对在焊接检查时合格的工件50，以与焊接检查相同的条件施加负荷时的爪32的相对位置。因此，基准相对位置通过实验求出。由误差计算部62计算的误差输出到判断部64。

判断部64对由误差计算部62计算的误差和预定的阈值进行比较，在误差是阈值以下的情况下，将该工件50判断为良品。另一方面，在误差比阈值大的情况下，判断部64将该工件50判断为次品。判断结果输出到搬运控制部66。

以搬运控制部66根据检查的结果将焊接检查结束了的工件50搬运到规定的目标位置的方式控制机器人20。判断为良品的工件50例如被移动到为了下一工序而搬运工件50的传送带。另一方面，判断为次品的工件50被移动到为了废弃或再生循环而搬运工件50的传送带。

此时，能够将用于焊接检查的手30用于搬运工件50时。图5是表示为了搬运工件50而利用手30保持工件50的状态的侧视图。如图所示，手30比执行焊接检查时扩大爪32的开口宽度，由此，能稳定地把持工件50的主体52。这样，通过将手30也用于工件50的搬运时，能够使机器人系统10的结构简单化。

设定改变部70根据工件50的种类，改变由爪32对焊接部件54施加负荷时的力的大小、基准相对位置、或用于利用判断部64的判断的阈值。工件50的焊接部件54的强度根据焊接的种类、焊接部件54的基部54a的尺寸、材料、其他要素而变化。另外，根据用途，焊接部件所要求的强度也不同。因此，由设定改变部70改变的各个值根据工件50的种类并由实验求得。

开口宽度改变部68在对焊接部件54施加负荷的前后改变爪32的开口宽度。爪32的开口宽度能够通过改变伺服马达34的旋转位置而任意地设定。但是，在执行焊接检查时，当爪32的开口宽度过大或过小时，爪32有可能与周围的物体干涉。

参照图6说明开口宽度改变部68的作用。图6是表示具有其他方式的工件50的立体图。在图6所示的工件50上，在主体52上焊接四个焊接部件541～544。例如，如图3所示，考虑如图3所示那样通过爪32对例如安装于互相位于相反侧的第一焊接部件541与第四焊接部件544之间的第二焊接部件542及第三焊接部件543施加负荷的情况。在该情况下，为了执行焊接检查，需要使手30的两个爪32分别位于第一焊接部件541与第二焊接部件542之间、以及第三焊接部件543与第四焊接部件544之间。但是，当爪32的开口宽度过大时，爪32有可能与第一焊接部件541或第四焊接部件544干涉，使工件50破损。根据本实施方式，通过根据工件50的种类由开口宽度改变部68适当地设定爪32的开口宽度，能防止爪32与工件50等干涉。另外，由开口宽度改变部68改变的爪32的开口宽度也利用于在执行焊接检查后使爪32从焊接部件54离开时的爪32的定位。

图7是表示由图4的机器人系统10执行焊接检查时的工序的流程的流程图。首先，在步骤S101中，控制机器人20，以成为检查对象的工件50的焊接部件54位于爪32之间的方式对手30进行定位。此时的爪32的开口宽度可以是由开口宽度改变部68改变后的大小。

接着，在步骤S102中，以规定的转矩使伺服马达34旋转，在关闭方向上驱动爪32，对工件50的焊接部件54施加负荷。此时的转矩的大小根据对焊接部件54施加负荷时所要求的力的大小并通过实验求得。负荷的大小例如设定为对使工件50的焊接部件54弹性变形充分，并且未达到塑性变形的程度的大小。

在步骤S103中，在对焊接部件54施加负荷的状态下，通过位置检测部60获得爪32的相对位置。在步骤S104中，通过误差计算部62计算在之前的工序中获得的爪32的相对位置与基准相对位置之间的误差。

在步骤S105中，通过判断部64，比较在步骤S104中计算的误差与预定的阈值，判断工件50是良品或是次品。具体地说，在误差是阈值以下的情况下，进入步骤S106，判断为工件50是良品。另一方面，在误差比阈值大的情况下，进入步骤S107，判断为工件50是次品。

图7未表示，但在接下来的步骤S106或步骤S107中，利用搬运控制部66控制机器人20，根据是良品或次品，分别将工件50搬运到不同的位置。

根据本实施方式的机器人系统，得到以下那样的效果。

(1)基于通过手的爪以规定的力对焊接部件施加负荷时的焊接部件的位移量，执行焊接检查。因此，不需要焊接检查用的特别的传感器及其控制装置，因此能使机器人系统的结构简单化。

(2)由于使用由伺服马达控制的手执行焊接检查，因此，能根据工件的种类适当改变焊接检查的条件。另外，只要是伺服马达驱动式手，便能在对工件施加负荷的前后，任意地改变爪的开口宽度，因此，能在执行焊接检查的前后，防止爪与周围的物体干涉。

(3)为了执行焊接检查，并且为了搬运工件，使用共同的手，因此，能够使机器人系统的结构简单化。尤其能够使手小型化。

图8是其他实施方式的机器人系统10的功能方框图。与图4进行对比可知，本实施方式的机器人系统10还具备变化量计算部72。根据本实施方式，位置检测部60分为两阶段获得爪32的相对位置。

即，位置检测部60在对焊接部件54施加负荷前，获得使爪32与焊接部件54接触时的爪32的相对位置(以下称为“第一相对位置”)。另外，位置检测部60获得以规定的力对焊接部件54施加负荷时的爪32的相对位置(以下称为“第二相对位置”)。

变化量计算部72计算第一相对位置与第二相对位置之间的变化量。即，所计算的变化量相当于施加负荷前后的焊接部件54的位移量。

图9是表示由图8的机器人系统执行焊接检查时的工序的流程的流程图。首先，在步骤S201中，控制机器人20，将爪32相对于焊接部件54定位。接着，在步骤S202中，使伺服马达34旋转，在关闭方向上驱动爪32，直到爪32与焊接部件54接触。在步骤S203中，由位置检测部60获得第一相对位置。

在步骤S204中，进一步在关闭方向上驱动爪32，以规定的力对焊接部件54施加负荷。在步骤S205中，通过位置检测部60获得对焊接部件54施加负荷的状态的爪32的相对位置、即第二相对位置。

接着在步骤S206中，通过变化量计算部72计算第一相对位置与第二相对位置之间的变化量。另外，在步骤S207中，通过误差计算部62，计算所计算的变化量与预定的基准变化量之间的误差。另外，基准变化量例如是对焊接检查合格的工件，以与焊接检查相同的条件施加负荷时的第一相对位置与第二相对位置之间的变化量。

在步骤S208中，通过判断部62，比较在步骤S207中计算的误差与预定的阈值，判断工件50是良品或是次品。即，在误差比阈值大的情况下，进入步骤S210，判断为工件50是次品。另一方面，在误差是阈值以下的情况下，进入步骤S209，判断为工件50是良品。

另外，即使在本实施方式中，也与上述实施方式相同，能利用开口宽度改变部68及设定改变部70，进行与工件50的种类相应的调整。另外，在本实施方式的情况下，设定改变部70例如能改变对工件50的焊接部件54施加负荷时的力的大小、基准变化量、阈值等。

即使利用本实施方式的机器人系统10，也能得到与上述实施方式相同的效果(1)～(3)是明确的。

以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但本领域技术人员当然明白利用其他实施方式也能起到本发明所期望的作用效果。尤其能不脱离本发明的范围地删除或置换上述实施方式的结构要素，并且也能追加公知的机构。另外，本领域技术人员当然明白，即使任意地组合在本说明书中明示或暗示地公开的多个实施方式的特征也能实施本发明。

Claims (7)

1.一种机器人系统，其具备机器人，该机器人在臂前端具备由伺服马达驱动的两个爪，该机器人系统执行包括通过焊接而安装的焊接部件的工件的焊接检查，该机器人系统的特征在于，

具备：

位置检测部，其检测在利用上述两个爪以规定的力对上述焊接部件施加负荷时的、上述两个爪的相对位置；

误差计算部，其计算上述相对位置与规定的基准相对位置之间的误差；

判断部，其在上述误差为规定的阈值以下时判断为上述工件是良品，并且，在上述误差比上述规定的阈值大时判断为上述工件是次品；以及

设定改变部，其根据上述工件的种类，改变对上述焊接部件施加负荷时的力的大小，

上述负荷的大小设定为对使上述工件弹性变形充分且未达到使上述工件塑性变形的程度的大小。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

上述设定改变部还根据上述工件的种类，改变上述基准相对位置、上述规定的阈值中的至少一个。

3.一种机器人系统，其具备机器人，该机器人在臂前端具备由伺服马达驱动的两个爪，该机器人系统执行包括通过焊接而安装的焊接部件的工件的焊接检查，该机器人系统的特征在于，

具备：

位置检测部，其检测在上述两个爪分别与上述焊接部件接触时的上述两个爪的第一相对位置，并且，检测由上述两个爪以规定的力对上述焊接部件施加负荷时的、上述两个爪的第二相对位置；

变化量计算部，其计算上述第一相对位置与上述第二相对位置之间的变化量；

误差计算部，其计算上述变化量与规定的基准变化量之间的误差；

判断部，其在上述误差是规定的阈值以下时判断为上述工件是良品，并且，在上述变化量比上述规定的阈值大时判断为上述工件是次品；以及

设定改变部，其根据上述工件的种类，改变对上述焊接部件施加负荷时的力的大小，

上述负荷的大小设定为对使上述工件弹性变形充分且未达到使上述工件塑性变形的程度的大小。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

上述设定改变部还根据上述工件的种类，改变上述基准变化量、上述规定的阈值中的至少一个。

5.根据权利要求1～4任一项所述的机器人系统，其特征在于，

还具备搬运控制部，该搬运控制部以利用上述两个爪把持上述工件，将上述工件搬运到规定的位置的方式控制机器人，

上述搬运控制部以将判断为良品的上述工件搬运到第一位置，并且将判断为次品的上述工件搬运到与上述第一位置不同的第二位置的方式控制机器人。

6.根据权利要求1～4任一项所述的机器人系统，其特征在于，

还具备开口宽度改变部，该开口宽度改变部根据上述工件的种类改变对上述焊接部件施加负荷的前后的上述两个爪的开口宽度。

7.根据权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，

还具备开口宽度改变部，该开口宽度改变部根据上述工件的种类改变对上述焊接部件施加负荷的前后的上述两个爪的开口宽度。

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