CN105965128A - 监视焊丝的进给性的焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接机器人。该焊接机器人具有：臂部，其具有能够彼此相对旋转地连结的手腕部以及上臂部；焊炬，其在手腕部侧安装于臂部；送丝装置，其在上臂部侧安装于臂部；焊接电缆，其与送丝装置和焊炬这两方连接，且收纳从送丝装置向焊炬进给的焊丝；控制部，其控制臂部的动作，以使焊炬在规定的焊接路径移动；以及监视部，焊炬在控制部的控制下在焊接路径移动的期间，上述监视部对手腕部与上臂部之间的手腕转动轴的旋转轴的动作所产生的焊接电缆的弯曲量是否在允许范围内进行监视。

Description

监视焊丝的进给性的焊接机器人

技术领域

本发明涉及在焊接工序的执行中监视通过焊接电缆的焊丝的进给性的焊接机器人。

背景技术

一般的焊接机器人具有安装于臂部的前端部的焊炬、安装于臂部的第三轴的上方的焊丝的进给装置、以及连结进给装置与焊炬之间的焊接电缆。多数情况下，焊接电缆以具有某种程度的挠度的状态攀缘于臂部的外侧。管道电缆插通焊接电缆，执行焊接工序的期间，从进给装置推出的焊丝通过管道电缆的内侧而达到焊炬的前端部。并且，从焊炬露出的焊丝的前端部因电弧放电时的高热而熔融并熔敷于焊接母材，由此焊接母材被焊接。

然而，若伴随臂部的动作而焊接电缆的曲率变大，则插通于焊接电缆的管道电缆的曲率也变大。若在该状态下进给焊丝，则焊丝的外表面与管道电缆的内表面强有力地摩擦，因此导致通过焊接电缆的焊丝的进给性恶化。另外，存在因焊丝的外表面受到损伤而焊接品质下降的可能性。并且，因管道电缆的内表面摩耗，还需要焊接电缆的提前更换。

为了避免上述的事态，在JP2005－297069A中提出了如下的焊接机器人，即，将送丝装置安装于上臂部的基端部，而且将焊接电缆收纳于上臂部的内侧。在JP2005－297069A的焊接机器人中，通过以焊接电缆在上臂部的内侧沿上臂部的长度方向延伸的方式配置焊接电缆，从而抑制焊接电缆整体的变形量。另外，在JP2010－36253A中提出了如下方法，即，通过将送丝装置配置于焊接机器人的第三轴的下方，来减小焊接电缆整体的弯曲。另外，在JP2001－293574A中提出了如下系统，该系统具有搭载伺服马达的送丝装置、和通过从伺服马达的转矩信息减去推定转矩成分来算出焊丝的进给阻力的监视装置。

然而，如JP2005－297069A那样，即使将焊接电缆收纳于上臂部的内侧，由于焊接机器人的示教操作，倾斜转动轴的动作角度也会变大，因此存在通过焊接电缆的焊丝的进给性恶化的可能性。另外，即使如JP2010－36253A那样将送丝装置配置在焊接机器人的第三轴的下方(下臂部的侧面)，依然产生倾斜转动轴的动作引起的焊丝的弯曲。另外，即使如JP2001－293574A那样采用算出焊丝的进给阻力的监视装置，由于进给阻力的算出量受到残存于焊丝盘的焊丝的重量产生的影响，因此也不容易准确地算出焊丝的进给阻力。并且，在JP2001－293574A的监视装置中，存在如下缺点：只要不执行实际的焊接工序，便不能算出焊丝的进给阻力。

要求能够防止通过焊接电缆的焊丝的进给性在臂部的动作过程中恶化的焊接机器人。

发明内容

根据本发明的第1方案，提供一种焊接机器人，具有：臂部，其具有能够彼此相对旋转地连结的第一连杆以及第二连杆；焊炬，其在第一连杆侧安装于臂部；送丝装置，其在第二连杆侧安装于臂部；焊接电缆，其与送丝装置和焊炬这两方连接，且收纳从送丝装置向焊炬进给的焊丝；控制部，其控制臂部的动作，以使焊炬在规定的焊接路径移动；以及监视部，焊炬在控制部的控制下在焊接路径移动的期间，上述监视部对第一连杆与第二连杆之间的旋转轴的动作所产生的焊接电缆的弯曲量是否在允许范围内进行监视。

根据本发明的第2方案，提供一种焊接机器人，在第1方案中，

监视部通过对旋转轴的动作角度以及角速度的至少任一方是否在预定的上限值以下进行判定，来监视焊接电缆的弯曲量。

根据本发明的第3方案，提供一种焊接机器人，在第1或第2方案中，

还具有警报部，该警报部在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，输出针对操作员的警报。

根据本发明的第4方案，提供一种焊接机器人，在第1～第3方案的任一方案中，

控制部通过执行机器人程序来控制臂部的动作，

还具有第一通知部，该第一通知部在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，向操作员通知表示在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的时刻控制部所执行的机器人程序的部位的信息。

根据本发明的第5方案，提供一种焊接机器人，在第1～第4方案的任一方案中，

还具有第二通知部，该第二通知部在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，向操作员通知在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的时刻的焊炬的位置与焊接路径的始点之间的距离。

根据本发明的第6方案，提供一种焊接机器人，

具有：臂部，其具有串联地连结的多个连杆；焊炬，其安装于多个连杆中的前端的连杆；送丝装置，其安装于多个连杆中的与前端的连杆不同的其他连杆；焊接电缆，其与送丝装置和焊炬这两方连接，且收纳从送丝装置向焊炬进给的焊丝；控制部，其控制臂部的动作，以使焊炬在规定的焊接路径移动；以及监视部，焊炬在控制部的控制下在焊接路径移动的期间，上述监视部对位于前端的连杆与其他连杆之间的臂部的一个以上的旋转轴的动作所产生的焊接电缆的弯曲量是否在允许范围内进行监视。

根据本发明的第7方案，提供一种焊接机器人，在第6方案中，

监视部通过对与送丝装置连接的焊接电缆的基端部和与焊炬连接的焊接电缆的前端部之间的直线距离是否在预定的下限值以上进行判定，来监视焊接电缆的弯曲量。

根据本发明的第8方案，提供一种焊接机器人，在第6或第7方案中，

还具有警报部，该警报部在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，输出针对操作员的警报。

根据本发明的第9方案，提供一种焊接机器人，在第6～第8方案的任一方案中，

控制部通过执行机器人程序来控制臂部的动作，

还具有第一通知部，该第一通知部在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，向操作员通知表示在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的时刻控制部所执行的机器人程序的部位的信息。

根据本发明的第10方案，提供一种焊接机器人，在第6～第9方案的任一方案中，

还具有第二通知部，该第二通知部在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，向操作员通知在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的时刻的焊炬的位置与焊接路径的始点之间的距离。

这些以及其他本发明的目的、特征以及优点对照附图所表示的本发明的例示的实施方式的详细的说明，将更加清楚。

附图说明

图1是包含本发明的第一实施方式的焊接机器人的例示的焊接系统的示意图。

图2A是放大表示图1中的焊接机器人的上臂部的基端部的立体图。

图2B是放大表示图1中的焊接机器人的手腕部的立体图。

图3是表示图1中的机器人控制装置的系统结构的方块图。

图4A是用于对图3中的监视部监视焊接电缆的弯曲量的方法进行说明的第一示意图。

图4B是用于对图3中的监视部监视焊接电缆的弯曲量的方法进行说明的第二示意图。

图5是表示图3中的机器人控制装置进行的焊接工序的测试动作的顺序的流程图。

图6是包含本发明的第二实施方式的焊接机器人的例示的焊接系统的示意图。

图7A是对图6中的监视部监视焊接电缆的弯曲量的方法进行说明的第一示意图。

图7B是用于对图6中的监视部监视焊接电缆的弯曲量的方法进行说明的第二示意图。

图8是表示图6中的机器人控制装置进行的焊接工序的测试动作的顺序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在各附图中，对于相同的构成要素标注相同的符号。此外，以下的记载并不限定权利要求的范围所加载的发明的技术的范围、用语的意义等。

参照图1～图5，对本发明的第一实施方式的焊接机器人进行说明。图1是表示包含本实施方式的焊接机器人的焊接系统的一个例子的示意图。本例的焊接系统S是为了接合焊接母材而能够执行使焊炬沿规定的焊接路径移动的工序的自动化系统。以下将该工序简称为“焊接工序”。如图1所示，焊接系统S包括焊接机器人1、与焊接机器人1连接的焊机6、与焊接机器人1及焊机6连接的机器人控制装置7、以及与机器人控制装置7连接的示教操作盘8等。以下对上述的装置进行详细说明。

首先，对上述的焊接机器人1进行说明。如图1所示，焊接机器人1是具有臂部10的垂直多关节机器人，该臂部10由串联连结的多个连杆、将相邻的连杆彼此支撑为能够彼此相对旋转的多个旋转轴构成。更具体而言，焊接机器人1具有：位于臂部10的前端部的手腕部11、与手腕部11的基端部连结的上臂部12、以及与上臂部12的基端部连结的下臂部13。另外，焊接机器人1具有：以能够旋转的方式支撑手腕部11以及上臂部12的第一旋转轴A1；以及以能够旋转的方式支撑上臂部12以及下臂部13的第二旋转轴A2。以下有将上述的第一旋转轴A1称为“手腕倾斜转动轴A1”、将第二旋转轴A2称为“上臂倾斜转动轴A2”的情况。

上述的手腕部11是本实施方式的焊接机器人1的第一连杆的一个例子，上述的上臂部12是本实施方式的焊接机器人1的第二连杆的一个例子。如图1所示，在手腕部11安装有后述的焊炬2，在上臂部12安装有后述的送丝装置3。此外，下臂部13的基端部以能够旋转的方式安装于回转基部14，该回转基部14在上方支撑臂部10，回转基部14以能够旋转的方式安装于固定基部15，该固定基部15固定于地板面。另外，焊接机器人1具有对包含手腕倾斜转动轴A1以及上臂倾斜转动轴A2的多个旋转轴分别进行驱动的多个伺服马达(未图示)。焊接机器人1通过这些伺服马达的驱动力，能够自由地变更安装于手腕部11的焊炬2的位置以及姿势。由此，焊炬2对于焊接母材定位。

接着，对上述的焊炬2进行说明。如图1所示，焊炬2具有弯曲的管状的焊炬主体20、和安装于焊炬主体20的前端部的导电嘴21。焊炬主体20的基端部安装于焊接机器人1的手腕部11。导电嘴21具有与焊炬主体20的内部空间连通的中心孔，丝状的填充金属通过导电嘴21的中心孔而向焊炬2的外侧露出。以下将丝状的填充金属称为焊丝W。导电嘴21与后述的焊机6电连接，在焊接工序的执行过程中从焊机6向导电嘴21流动大电流。其结果，在导电嘴21与焊接母材之间引起高温的电弧放电，因此焊丝W熔融而与焊接母材热粘接。由此焊接母材彼此经由焊丝W的热粘接部而被接合。

接着，对上述的焊丝W进行说明。焊丝W是焊接工序中所使用的消耗式的填充金属，以卷绕于焊丝盘R的线圈形态提供给焊接系统S。如图1所示，焊接系统S具有与焊接机器人1相邻地配置的焊丝盘支架4，焊丝盘支架4以能够旋转的方式保持上述的焊丝盘R。因此，若执行后述的送丝装置3的送出动作，则焊丝W从焊丝盘R反卷，朝向焊炬2被推出。

接着，对上述的送丝装置3进行说明。送丝装置3具有至少一对导向滑轮(未图示)和驱动导向滑轮的电动马达等驱动装置(未图示)。送丝装置3构成为将夹在上述的导向滑轮间的焊丝W朝向焊炬2送出。如图1所示，送丝装置3经由规定形状的安装部件M安装于上臂部12的基端侧。尤其是，送丝装置3以焊丝W的送出方向与上臂部12的延伸方向平行的方式相对于上臂部12固定。也就是，焊接机器人1的动作过程中，即使上臂部12的姿势变化，焊丝W的送出方向也总是维持为与上臂部12的延伸方向平行(也参照图4A以及图4B)。

送丝装置3送出焊丝W的速度既可以为一定值、也可以是与焊接机器人1的动作速度相应地变化的可变值。为了确保高的焊接品质，准确地控制送丝装置3的焊丝W的送出速度是重要的。从送丝装置3送出的焊丝W通过后述的焊接电缆5的内侧到达焊炬2。

接着，对上述的焊接电缆5进行说明。焊接电缆5以收纳从送丝装置3向焊炬2进给的焊丝W的方式，与送丝装置3和焊炬2这两方连接。更具体而言，焊接电缆5具有与送出焊丝W的送丝装置3的进给口连接的基端部51、和与焊炬主体20的基端部连接的前端部52。在焊接电缆5的内侧，插通有用于将焊丝W从基端部51引导至前端部52的管道电缆(未图示)，焊丝W在管道电缆的内侧插通。

在此，对焊接电缆5相对于焊接机器人1的臂部10的配置进行说明。如图1所示，在本例的焊接机器人1中，焊接电缆5的大部分配置在上臂部12的内侧。图2A是放大表示图1中的上臂倾斜转动轴A2及其附近的立体图。为了方便，在图2A中省略了焊接电缆5以及送丝装置3。如图1以及图2A所示，上臂部12具有位于手腕倾斜转动轴A1侧的上臂主体部120、和位于上臂倾斜转动轴A2侧的上臂基端部121。上臂主体部120经由具有与其延伸方向平行的轴线的上臂回转轴A3而能够旋转地连结于上臂基端部121。在图1以及图2A中，上臂回转轴A3的轴线用单点划线表示。上臂主体部120具有中空的筒状的形态。另外，在上臂基端部121设有与上臂主体部120的内部空间连通的基端开口122，焊接电缆5从基端开口122插入到上臂主体部120的内侧。另外，如图1所示，在上臂主体部120设有与手腕倾斜转动轴A1相邻的侧方开口123，焊接电缆5从侧方开口123向上臂主体部120的外侧被引出。并且，来自焊接电缆5的侧方开口123的引出部分横穿手腕倾斜转动轴A1到达手腕部11。

图2B是放大表示图1中的手腕部11的立体图。为了方便，在图2B中，省略了焊接电缆5以及焊炬2。如图2B所示，手腕部11具有：经由手腕倾斜转动轴A1而与上臂部12连结的手腕主体部110；以及经由具有与手腕倾斜转动轴A1交叉的轴线的手腕回转轴A0而与手腕主体部110连结的手腕前端部111。在手腕前端部111安装有焊炬主体20的基端部。另外，在手腕主体部110以及手腕前端部111，设有沿手腕回转轴A0的轴线延伸的贯通孔112。在图2B中，手腕倾斜转动轴A1的轴线用单点划线表示，手腕回转轴A0的轴线用双点划线表示。在图1中，手腕回转轴A0的轴线也用双点划线表示。焊接电缆5的前端部52从手腕部11的基端侧嵌入到上述的贯通孔112。由此焊接电缆5的前端部52相对于手腕部11被固定。另外，若在手腕前端部111安装有焊炬主体20，则上述的贯通孔112与焊炬主体20的内部空间连通。由此焊接电缆5的前端部52与焊炬主体20的基端部连接。

如上所述，在本例的焊接机器人1中，焊接电缆5被臂部10的第一连杆(手腕部11)以及第二连杆(上臂部12)这两方约束。此处所说的“约束”包含焊接电缆5的一部分相对于臂部10固定地支撑的状态、以及焊接电缆5的一部分相对于臂部10能够在规定范围内移动地支撑的状态这两方。如图1所示，在本例的焊接机器人1中，焊接电缆5的前端部52由手腕部11固定地支撑。另外，用图1中的虚线表示的焊接电缆5的向上臂部12的插入部分通过上臂主体部120的侧方开口123的内表面、上臂主体部120以及上臂基端部121的内表面、以及上臂基端部121的基端开口122的内表面的至少任一个而能够移动(尤其是能够滑动)地被支撑。

另外，焊接电缆5由具有某种程度的挠性的材料形成。另外，若焊接电缆5的弯曲量变大，则作用于管道电缆的内表面与焊丝W的外表面之间的摩擦力变大，因此通过焊接电缆5的焊丝W的进给性恶化。此处所说的焊丝W的进给性是指，从送丝装置3送出的焊丝W以哪种程度容易通过焊接电缆5。焊丝W的进给性的恶化引起焊接品质的下降。因此，执行焊接工序的期间优选焊接机器人1的动作所产生的焊接电缆5的弯曲量不会过度变大。在此所说的焊接电缆5的弯曲量不仅包含焊接电缆5的曲率的大小，而且也包含焊接电缆5的曲率的每单位时间的增加量。焊接电缆5的曲率的每单位时间的增加量较大时，管道电缆与焊丝W之间的摩擦力急剧变化，因此焊丝W的进给性变得不稳定。焊丝W的进给性的不稳定化也引起焊接品质的恶化。

再次参照图1，对上述的焊机6进行说明。焊机6是向焊炬2的导电嘴21供给电弧放电用的电力的电源装置。另外，焊机6具有对送丝装置3的送出动作进行控制的功能。尤其是，焊机6构成为，能够与焊接机器人1通信，对照焊接机器人1的动作来执行向导电嘴21的通电控制以及送丝装置3的动作控制。接着，对上述的机器人控制装置7进行说明。机器人控制装置7是对焊接机器人1的伺服马达的动作进行控制的控制装置。另外，机器人控制装置7具有生成相对于焊机6的控制指令的功能、监视焊接机器人1的各部的动作的功能、以及在规定条件下输出针对操作员的警报的功能等。关于机器人控制装置7的系统结构，将参照图3于后文叙述。

接着，对上述的示教操作盘8进行说明。示教操作盘8是在焊接机器人1的示教操作中使用的示教装置，具有向操作员显示信息的显示部81、和从操作员接受示教操作的输入部82。示教操作盘8具有与机器人控制装置7协作来制成焊接机器人1的动作程序的功能。更为具体而言，若操作员使用示教操作盘8来实施焊接机器人1的示教操作，则由机器人控制装置7制成用于使基于该示教操作的焊接机器人1的动作再生的动作程序。这样制成的动作程序保存于后述的机器人控制装置7的存储部。

接着，对图1中的机器人控制装置7的系统结构进行说明。图3是图1中的机器人控制装置7的方块图。如图3所示，机器人控制装置7具有存储部71、通信部72、控制部73、监视部74、警报部75、第一通知部76、以及第二通知部77。以下对这些机器人控制装置7的构成要素依次进行说明。首先，存储部71是包含ROM、RAM、以及HDD等的数据存储区域。存储部71保存焊接机器人1的动作程序、以及焊接机器人1以及焊机6的控制参数之类的各种数据。接着，通信部72是用于与包含焊接机器人1、焊机6、以及示教操作盘8的外部设备进行通信的输入输出接口。

接着，控制部73具有通过执行存储部71内的动作程序而生成相对于焊接机器人1的伺服马达的控制指令的功能。以下将相对于焊接机器人1的伺服马达的控制指令简称为伺服控制指令。伺服控制指令是用于使安装于臂部10的焊炬2沿规定的焊接路径移动的控制指令。伺服控制指令通过通信部72被发送至焊接机器人1。另外，控制部73具有生成相对于送丝装置3以及焊机6的控制指令的功能。以下将相对于送丝装置3以及焊机6的控制指令简称为焊接控制指令。焊接控制指令包含用于对照焊接机器人1的动作送出焊丝W的控制指令、以及用于对照焊接机器人1的动作将电弧放电用的电力供给至导电嘴21的控制指令。焊接控制指令通过通信部72被发送至焊机6以及送丝装置3。

接着，监视部74具有对焊接机器人1的动作所产生的焊接电缆5的弯曲量进行监视的功能。更具体而言，监视部74构成为对焊接机器人1的动作所产生的焊接电缆5的弯曲量是否在允许范围内进行监视。此处所说的弯曲量的允许范围是指通过焊接电缆5的焊丝W的进给性不大幅度恶化的弯曲量的范围。例如，监视部74构成为，对焊接机器人1的手腕倾斜转动轴A1的动作角度是否为规定的上限值以下进行判定。并且，在手腕倾斜转动轴A1的动作角度为上限值以下的情况下，判断为焊接电缆5的弯曲量在允许范围内，在手腕倾斜转动轴A1的动作角度比上限值大的情况下，判断为焊接电缆5的弯曲量超过允许范围。

图4A以及图4B是用于对图3中的监视部74监视焊接电缆5的弯曲量的方法进行说明的示意图。图4A以及图4B以时间序列表示焊接机器人1对两个圆筒状的焊接母材B进行焊接的工序。两个焊接母材B具有同一径向尺寸，以端面彼此相邻的方式横向放置。如图4A以及图4B所示，在焊接工序中，焊炬2的前端部所通过的焊接路径P遍及圆筒状的焊接母材B的外周的大概1/4而以曲线状延伸。此外，在图4A的时刻至图4B的时刻之间，手腕回转轴A0以及上臂回转轴A3不动作。

如上所述，在本例的焊接机器人1中，焊接电缆5固定于手腕部11，而且收纳于上臂部12的内侧。也就是，焊接电缆5被臂部10的手腕部11和上臂部12这两方约束。因此，在本例的焊接机器人1中，由于手腕倾斜转动轴A1的动作直接引起焊接电缆5的弯曲，因此通过监视部74来监视手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ有用。此处所说的手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ是指，从手腕部11与上臂部12在一条直线上延伸时的手腕倾斜转动轴A1的旋转位置至目前的手腕倾斜转动轴A1的旋转位置的旋转角度。也就是，手腕部11与上臂部12在一条直线上延伸时的手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ为零，手腕部11与上臂部12正交时的手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ为90°。

在图4A的时刻，手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ大幅度地低于90°，因此焊接电缆5的曲率基本上未变大。因此，在图4A的时刻，判断为焊接电缆5的弯曲量在允许范围内。另一方面，在图4B的时刻，手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ大幅度地超过90°，因此焊接电缆5的曲率过度变大。因此，在图4B的时刻，判断为焊接电缆5的弯曲量超过允许范围内。这样，本例的监视部74通过对手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ是否在规定的上限值(例如90°)以下进行判定来监视焊接电缆5的弯曲状态。本例的监视部74从内置于焊接机器人1的伺服马达的编码器(未图示)取得手腕倾斜转动轴A1的旋转位置信息，基于该旋转位置信息来算出手腕倾斜转动轴A1的动作角度。

另外，与手腕倾斜转动轴A1的动作角度较大时相同，在手腕倾斜转动轴A1的角速度较大时，也认为通过焊接电缆5的焊丝W的进给性恶化。其理由是，在手腕倾斜转动轴A1的角速度较大时，焊接电缆5的曲率急剧增加，因此管道电缆与焊丝W之间的摩擦力也急剧增加。其结果，产生相对于送丝装置3的指令进给速度与实际的进给速度之间的背离，因此存在暂时性焊接品质下降的可能性。因此，本例的监视部74构成为，除了上述的动作角度θ以外，还代替上述的动作角度θ而监视手腕倾斜转动部A1的角速度。

更具体而言，本例的监视部74通过对手腕倾斜转动轴A1的角速度是否在规定的上限值(例如90deg/sec)以下进行判定来监视焊接电缆5的弯曲量。并且，在手腕倾斜转动轴A1的角速度为上限值以下的情况下，判断为焊接电缆5的弯曲量在允许范围内，在手腕倾斜转动轴A1的角速度比上限值大的情况下，判断为焊接电缆5的弯曲量超过允许范围。本例的监视部74从内置于焊接机器人1的伺服马达的编码器(未图示)取得手腕倾斜转动轴A1的旋转位置信息，并基于该旋转位置信息算出手腕倾斜转动轴A1的角速度。

如上所述，本例的监视部74通过对手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的至少一方是否在所对应的上限值以下进行判定来监视焊接电缆5的弯曲量。并且，在手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的至少任一方在所对应的上限值以下的情况下，判断为焊接电缆的弯曲量在允许范围内。在另外一方高于手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的至少任一方所对应的上限值的情况下，判断为焊接电缆5的弯曲量超过允许范围。也就是，不仅在手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度这两方高于上限值的情况、而且仅动作角度以及角速度的一方高于上限值的情况下，也判断为焊接电缆5的弯曲量超过允许范围。监视部74的监视结果被发送至警报部75、第一通知部76、以及第二通知部77。

再次参照图3，机器人控制装置7的警报部75具有根据监视部74的监视结果输出针对操作员的警报的功能。更具体而言，在焊接电缆5的弯曲量超过了允许范围的情况下，警报部75能够输出用于通知焊丝W的进给性恶化的意思的警报。这种警报既可以是警告音也可以是文字列。由警告音构成的警报例如从设于机器人控制装置7或者示教操作盘8的音声输出部(未图示)输出。由文字列构成的警报例如显示于示教操作盘8的显示部81。

接着，机器人控制装置7的第一通知部76具有根据监视部74的监视结果向操作员通知规定的信息的功能。更具体而言，第一通知部76构成为，在焊接电缆5的弯曲量超过了允许范围的情况下，向操作员通知控制部73在该时刻所执行的动作程序的部位(例如、动作程序的行号)。这种信息例如显示于示教操作盘8的显示部81。由此操作员能够确定成为焊丝W的进给性的恶化的原因的动作程序的部位。因此，操作员能够容易地把握为了防止焊丝W的进给性的恶化而如何修正焊接机器人1的示教操作即可。

接着，机器人控制装置的第二通知部77与第一通知部76相同地具有根据监视部74的监视结果来向操作员通知规定的信息的功能。更具体而言，第二通知部77构成为，在焊接电缆5的弯曲量超过了允许范围的情况下，向操作员通知在该时刻的焊炬2的位置与焊接路径P的始点之间的距离。这种信息例如显示于示教操作盘8的显示部81。由此操作员能够确定焊丝W的进给性恶化的焊接路径P上的位置。因此，操作员能够容易地把握为了防止焊丝W的进给性的恶化而如何修正焊接机器人1的示教操作即可。

具有上述的结构的机器人控制装置7除了使焊接机器人1和焊机6这两方工作来执行实际的焊接工序的功能以外，还具有仅使焊接机器人1工作来执行焊接工序的测试动作的功能。关于这种焊接工序的测试动作，以下进行详细说明。图5是表示图3中的机器人控制装置7进行的焊接工序的测试动作的顺序的流程图。首先，在步骤S501中，控制部73开始存储部71内的动作程序的执行。此时，控制部73仅生成相对于焊接机器人1的伺服控制指令，不生成相对于送丝装置3以及焊机6的焊接控制指令。接着，在步骤S502中，控制部73对焊炬2是否进行了规定的焊接路径P进行判定。在焊炬2还未进入焊接路径P的情况(步骤S502的“否”)下，控制部73继续执行动作程序(步骤S503)。

另一方面，在焊炬2进入了焊接路径P之后(步骤S502的“是”)，监视部74开始手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的监视(步骤S504)。此后，监视部74继续监视手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度这两方是否在所对应的上限值以下(步骤S505)。只要手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的这两方在所对应的上限值以下(步骤S505的“是”)，控制部73就继续执行动作程序(步骤S506)。若手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的至少任一方高于所对应的上限值(步骤S505的“否”)，则警报部75输出通知焊丝W的进给性恶化的意思的警报(步骤S508)。警报部75的警报作为警告音从机器人控制装置7或者示教操作盘8的音声输出部输出、或者作为文字列显示于示教操作盘8的显示部81。

在步骤S508中，第一通知部76进一步在手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的至少任一方高于上限值的时刻向操作员通知控制部73所执行的动作程序的行号。第一通知部76的信息作为文字列显示于示教操作盘8的显示部81。在步骤S508中，第二通知部77进一步向操作员通知在手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的至少任一方高于上限值的时刻的焊炬2的位置与焊接路径P的始点之间的距离。第二通知部77的信息作为文字列显示于示教操作盘8的显示部81。

在与上述的步骤S506接续的步骤S507中，控制部73对焊炬2是否结束通过焊接路径P进行判定。在焊炬2没有结束通过焊接路径P的情况(步骤S507的“否”)下，机器人控制装置7返回上述的步骤S505。在焊炬2结束通过焊接路径P后(步骤S507的“是”)，监视部74结束手腕倾斜转动轴A1的动作角度以及角速度的监视(步骤S509)。然后，机器人控制装置7结束焊接工序的测试动作。

如上所述，本实施方式的焊接机器人1基于焊接电缆W的弯曲量是否在预定的允许范围内的监视结果，来确认通过焊接电缆的焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。因此，根据本实施方式的焊接机器人1，能够防止焊接品质因焊丝W的进给性的恶化原因而下降。尤其是，在本实施方式的焊接机器人1中，监视部74基于旋转轴(手腕倾斜转动轴A1)的动作角度以及角速度的至少一方来监视焊接电缆5的弯曲量。因此，根据本实施方式的焊接机器人1，能够容易地确认通过焊接电缆5的焊丝W的进给性在臂部10的动作过程中是否恶化。

另外，在焊接电缆5被臂部10的第一连杆(手腕部11)和第二连杆(上臂部12)这两方约束的形态的焊接机器人1中，旋转轴(手腕倾斜转动轴A1)的动作直接引起焊接电缆5的弯曲。因此，在监视部74基于旋转轴的动作角度来监视焊接电缆5的弯曲量的情况下，能够准确地判断焊丝W的进给性在臂部10的动作过程中是否恶化。另外，在上述的形态的焊接机器人1中，焊丝W的进给性因旋转轴的急剧的动作原因而变得不稳定。因此，在监视部74基于旋转轴的角速度来监视焊接电缆5的弯曲量的情况下，能够防止焊丝W的进给性的不稳定化引起的焊接品质的下降。并且，在本实施方式的焊接机器人1中，由于监视部74基于旋转轴的动作来监视焊接电缆5的弯曲量，因此实际上在未实施焊接的焊接工序的测试动作中，也能够确认焊丝W的进给性是否恶化。

接着，参照图6～图8，对本发明的第二实施方式的焊接机器人进行说明。图6是表示包含本实施方式的焊接机器人的焊接系统S的一个例子的示意图。与上述的第一实施方式相同，第二实施方式的焊接机器人1具有：安装有焊炬2的手腕部11；经由手腕倾斜转动轴A1而与手腕部11连结的上臂部12；以及经由上臂倾斜转动轴A2而与上臂部12连结的下臂部13。

如图6所示，手腕部11具有经由手腕回转轴A0而能够旋转地连结的手腕主体部110以及手腕前端部111。上臂部12具有经由上臂回转轴A3而能够旋转地连结的上臂主体部120以及上臂基端部121。在图6中，手腕回转轴A0的轴线用双点划线表示，上臂回转轴A3的轴线用单点划线表示。如图6所示，焊炬2安装于手腕前端部111，送丝装置3安装于上臂基端部121。在本实施方式的焊接机器人1中，手腕前端部111是安装有焊炬2的臂部10的前端的连杆的一个例子，上臂基端部121是安装有送丝装置3的臂部10的其他连杆的一个例子。

若比较图1和图6则可知，第二实施方式的焊接机器人1的焊炬2的构造、以及焊接电缆5相对于臂部10的配置等与第一实施方式不同。以下对与第一实施方式不同的部分进行详细说明。如图6所示，本例的焊炬2除了焊炬主体20以及导电嘴21以外，具有将焊炬主体20相对于臂部10的手腕前端部111固定的规定形状的安装部件22。也就是，在本例的焊接机器人1中，焊炬主体20经由安装部件22安装于手腕前端部111。因此，作为焊接电缆5的连接口的焊炬主体20的基端部与手腕部11隔有间隔地配置。另外，在本例的焊接机器人1中，不是如图1那样焊接电缆5的一部插入上臂部12的内侧，而是焊接电缆5的整体配置在上臂部12的外侧。

这样，在本例的焊接机器人1中，焊接电缆5不被臂部10的第一连杆(手腕部11)和第二连杆(上臂部12)任一个约束。在焊接机器人1具有上述的形态的情况下，即使监视手腕倾斜转动轴A1的动作也不能准确地确认焊接电缆5的弯曲状态。因此，在本例的焊接系统S中，机器人控制装置7的监视部74以与第一实施方式不同的方法监视焊接电缆的弯曲量。图7A以及图7B是用于对图6中的监视部74进行的焊接电缆5的弯曲量的监视方法进行说明的示意图。图7A以及图7B与图4A以及图4B相同，是以时间序列表示焊接机器人1对两个圆筒状的焊接母材B进行焊接的工序。在焊接工序中，焊炬2的前端部所通过的焊接路径P与图4A以及图4B的例子相同，遍及圆筒状的焊接母材B的外周的大概1/4而以曲线状延伸。

如上所述，在本例的焊接机器人1中，焊接电缆5的任意部分都不被臂部10的手腕部11和上臂部12约束。因此，在本例的焊接机器人1中，由于手腕倾斜转动轴A1的动作角度不变大，因而焊接电缆5的弯曲量不变大。实际上，在图7A的时刻的手腕倾斜转动轴A1的动作角度θ1比在图7B的时刻的动作角度θ2大(θ1＞θ2)，在图7A的时刻的焊接电缆5的最大曲率比在图7B的时刻的最大曲率小。焊接电缆5的具有最大曲率的部分分别以图7A以及图7B中的符号5A以及5B表示。另一方面，从图7A和图7B的比较可知，具有随着焊接电缆5的基端部51与前端部52之间的直线距离D变小而焊接电缆5的最大曲率变大的倾向。

鉴于这一点，本例的监视部74构成为，对焊接电缆5的基端部51与前端部52之间的直线距离D是否在规定的下限值以上进行判定。在以下的说明中，将手腕倾斜转动轴A1在其可动范围内进行旋转期间焊接电缆5所取得的直线距离D的最大值称为最大距离D0。在图7A的时刻，直线距离D与最大距离D0大致相等，因此焊接电缆5的最大曲率基本上未变大(参照用符号5A表示的部分)。因此，在图7A的时刻，判断为焊接电缆5的弯曲量在允许范围内。

另一方面，在图7B的时刻，直线距离D小于最大距离D0的75％，因此焊接电缆5的最大曲率过度变大(参照用符号5B表示的部分)。因此，在图7B的时刻，判断为焊接电缆5的弯曲量超过允许范围。本例的监视部74从内置于焊接机器人1的伺服马达的编码器(未图示)取得手腕回转轴A0、手腕倾斜转动轴A1、以及上臂回转轴A3的旋转位置信息，并基于这些旋转轴的旋转位置信息来算出上述的直线距离D。

如上所述，在本实施方式中，不是基于手腕倾斜转动轴A1的动作、而是基于焊接电缆5的基端部51与前端部52之间的直线距离D来监视焊接电缆5的弯曲量。因此，根据本实施方式，不仅能够监视手腕倾斜转动轴A1的动作所产生的弯曲量、而且还能够监视位于安装有焊接电缆5的前端部52的连杆与安装有基端部51的连杆之间的其他旋转轴的动作所产生的电缆弯曲量。在本例中，安装有焊接电缆5的前端部52的连杆是手腕前端部111，安装有基端部51的连杆是上臂基端部121。如图7A以及图7B所示，手腕回转轴A0、手腕倾斜转动轴A1、以及上臂回转轴A3位于手腕前端部111与上臂基端部121之间。即、根据本实施方式，能够监视手腕回转轴A0、手腕倾斜转动轴A1、以及上臂回转轴A3各自的动作所产生的焊接电缆5的弯曲量。并且，根据本实施方式，还能够监视上述的三个旋转轴A0、A1、A3的复合的动作所产生的焊接电缆5的弯曲量。

图6中的机器人控制装置7与图1中的机器人控制装置7相同，具有仅使焊接机器人1工作来执行焊接工序的测试动作的功能。以下对图6中的机器人控制装置进行的焊接工序的测试动作进行详细说明。图8是表示图6中的机器人控制装置7进行的焊接工序的测试动作的顺序的流程图。图8的流程图除了一部分步骤以外，与上述的图5的流程图相同。以下仅对与图4的流程图不同的步骤进行详细说明。

如图8所示，在步骤S804中，监视部74开始焊接电缆5的两端部的直线距离D的监视。在步骤S809中，监视部74结束焊接电缆5的两端部的直线距离D的监视。在步骤S804与步骤S809之间，监视部74继续监视焊接电缆5的两端部的直线距离D是否在下限值(例如最大距离D0的75％)以上(步骤S805)。只要直线距离D在下限值以上(步骤S805的“是”)，控制部73就继续执行动作程序(步骤S806)。如果直线距离D低于下限值(步骤S805的“否”)，则警报部75输出通知焊丝的进给性恶化的意思的警报(步骤S808)。在步骤S808中，第一通知部76进一步向操作员通知在直线距离D低于下限值的时刻控制部73所执行的动作程序的行号。在步骤S808中，第二通知部77进一步向操作员通知在直线距离D低于下限值的时刻的焊炬2的位置与焊接路径P的始点之间的距离。

如上所述，本实施方式的焊接机器人1基于焊接电缆W的弯曲量是否在预定的允许范围内的监视结果，来确认通过焊接电缆的焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。因此，根据本实施方式的焊接机器人1，能够防止焊接品质因焊丝W的进给性的恶化原因而下降。尤其是，在本实施方式的焊接机器人1中，机器人控制装置7的监视部74基于焊接电缆5的基端部51与前端部52之间的直线距离D来监视焊接电缆5的弯曲量。因此，根据本实施方式的焊接机器人1，能够容易地确认通过焊接电缆5的焊丝W的进给性在臂部10的动作过程中是否恶化。

另外，在焊接电缆5不被臂部10约束而是配置在臂部10的外侧的形态的焊接机器人1中，具有随着焊接电缆5的基端部51与前端部52之间的直线距离D减少而焊接电缆5的最大曲率增加的倾向。因此，根据本实施方式的焊接机器人1，即使在焊接机器人1具有上述的形态的情况下，也能够准确地判断焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。并且，在本实施方式的焊接机器人1中，监视部74基于上述的直线距离D来监视焊接电缆5的弯曲量，因此即使在实际上未实施焊接的焊接工序的测试动作中，也能够确认焊丝W的进给性是否恶化。

发明的效果如下。

根据本发明的第1以及第6方案，基于焊接电缆的弯曲量是否在预定的允许范围内的监视结果，能够确认通过焊接电缆的焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。因此，根据第1以及第6方案，能够防止焊接品质因焊丝的进给性的恶化原因而下降。

根据本发明的第2方案，由于监视部基于旋转轴的动作角度以及角速度的至少一方来监视焊接电缆的弯曲量，因此能够容易地确认通过焊接电缆的焊丝的进给性在臂部的动作中是否恶化。尤其是，在焊接电缆被第一连杆以及第二连杆这两方约束的形态的焊接机器人中，旋转轴的动作直接引起焊接电缆的弯曲。因此，在监视部基于旋转轴的动作角度来监视焊接电缆的弯曲量的情况下，能够准确地判断焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。另外，在上述的形态的焊接机器人中，焊丝的进给性因旋转轴的急剧的动作原因而变得不稳定。因此，在监视部基于旋转轴的角速度来监视焊接电缆的弯曲量的情况下，能够防止焊丝的进给性的不稳定化引起的焊接品质的下降。并且，根据第2方案，由于监视部基于旋转轴的动作来监视焊接电缆的弯曲量，因此即使在实际上未实施焊接的焊接工序的测试动作中，也能够确认焊丝的进给性是否恶化。

根据本发明的第7方案，由于监视部基于焊接电缆的基端部与前端部之间的直线距离来监视焊接电缆的弯曲量，因此能够容易地确认通过焊接电缆的焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。尤其是，在焊接电缆不被臂部约束而是配置在臂部的外侧的形态的焊接机器人中，具有随着焊接电缆的基端部与前端部之间的直线距离减少而焊接电缆的最大曲率增加的倾向。因此，根据第7方案，即使在焊接机器人具有上述的形态的情况下，也能够准确地判断焊丝的进给性在臂部的动作过程中是否恶化。并且，根据第7方案，由于监视部基于上述的直线距离来监视焊接电缆的弯曲量，因此即使在实际上未实施焊接的焊接工序的测试动作中，也能够确认焊丝的进给性是否恶化。

根据本发明的第3以及第8方案，在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，能够向操作员通知焊接品质有可能因该原因而下降的意思。

根据本发明的第4以及第9方案，在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，能够向操作员通知成为该原因的机器人程序的部位。其结果，操作员能够容易地把握为了防止焊丝的进给性的恶化而如何修正焊接机器人的示教操作即可。

根据本发明的第5以及第10方案，在焊接电缆的弯曲量超过了允许范围的情况下，能够向操作员通知在该时刻焊炬所通过的焊接路径上的位置。其结果，操作员能够容易地把握为了防止焊丝的进给性的恶化而如何修正焊接机器人的示教操作即可。

本发明并非仅限定于上述的实施方式，在技术方案所记载的范围内可进行各种改变。尤其是，在上述的实施方式中，作为焊接机器人1的第一连杆以及第二连杆分别例示了手腕部11以及上臂部12，但焊接机器人1的第一连杆以及第二连杆也可以是能够彼此相对旋转地连结的其他连杆。例如，作为焊接机器人1的第一连杆以及第二连杆，也可以分别采用上述的上臂部12以及下臂部13。另外，在上述的实施方式中，焊接机器人1执行电弧焊接，但是焊接机器人1所采用的焊接方法也可以是使用丝状的填充金属的其他焊接方法。例如，焊接机器人1所采用的焊接方法也可以是激光焊接。另外，焊接电缆5相对于焊接机器人1的臂部的配置并非仅限定于在上述的实施方式中例示的配置。并且，上述的焊接系统S的各装置的构造以及功能只不过一个例子，为了实现本发明的效果，可采用方案的构造以及功能。

Claims (10)

1.一种焊接机器人，其特征在于，具有：

臂部，其具有能够彼此相对旋转地连结的第一连杆以及第二连杆；

焊炬，其在上述第一连杆侧安装于上述臂部；

送丝装置，其在上述第二连杆侧安装于上述臂部；

焊接电缆，其与上述送丝装置和上述焊炬这两方连接，且收纳从上述送丝装置向上述焊炬进给的焊丝；

控制部，其控制上述臂部的动作，以使上述焊炬在规定的焊接路径移动；以及

监视部，上述焊炬在上述控制部的控制下在上述焊接路径移动的期间，上述监视部对上述第一连杆与上述第二连杆之间的旋转轴的动作所产生的上述焊接电缆的弯曲量是否在允许范围内进行监视。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，

上述监视部通过对上述旋转轴的动作角度以及角速度的至少任一方是否在预定的上限值以下进行判定，来监视上述焊接电缆的弯曲量。

3.根据权利要求1或2所述的焊接机器人，其特征在于，

还具有警报部，该警报部在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的情况下，输出针对操作员的警报。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的焊接机器人，其特征在于，

上述控制部通过执行机器人程序来控制上述臂部的动作，

还具有第一通知部，该第一通知部在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的情况下，向操作员通知表示在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的时刻上述控制部所执行的上述机器人程序的部位的信息。

5.根据权利要求1～4任一项中所述的焊接机器人，其特征在于，

还具有第二通知部，该第二通知部在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的情况下，向操作员通知在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的时刻的上述焊炬的位置与上述焊接路径的始点之间的距离。

6.一种焊接机器人，其特征在于，具有：

臂部，其具有串联地连结的多个连杆；

焊炬，其安装于上述多个连杆中的前端的连杆；

送丝装置，其安装于上述多个连杆中的与上述前端的连杆不同的其他连杆；

焊接电缆，其与上述送丝装置和上述焊炬这两方连接，且收纳从上述送丝装置向上述焊炬进给的焊丝；

控制部，其控制上述臂部的动作，以使上述焊炬在规定的焊接路径移动；以及

监视部，上述焊炬在上述控制部的控制下在上述焊接路径移动的期间，上述监视部对位于上述前端的连杆与上述其他连杆之间的上述臂部的一个以上的旋转轴的动作所产生的上述焊接电缆的弯曲量是否在允许范围内进行监视。

7.根据权利要求6所述的焊接机器人，其特征在于，

上述监视部通过对与上述送丝装置连接的上述焊接电缆的基端部和与上述焊炬连接的上述焊接电缆的前端部之间的直线距离是否在预定的下限值以上进行判定，来监视上述焊接电缆的弯曲量。

8.根据权利要求6或7所述的焊接机器人，其特征在于，

还具有警报部，该警报部在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的情况下，输出针对操作员的警报。

9.根据权利要求6～8任一项中所述的焊接机器人，其特征在于，

上述控制部通过执行机器人程序来控制上述臂部的动作，

还具有第一通知部，该第一通知部在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的情况下，向操作员通知表示在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的时刻上述控制部所执行的上述机器人程序的部位的信息。

10.根据权利要求6～9任一项中所述的焊接机器人，其特征在于，

还具有第二通知部，该第二通知部在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的情况下，向操作员通知在上述焊接电缆的弯曲量超过了上述允许范围的时刻的上述焊炬的位置与上述焊接路径的始点之间的距离。