CN108136531A - 电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本公开的电弧焊接方法具有示教程序创建步骤、位置检测步骤和焊接步骤。在位置检测步骤中，在示教程序创建步骤之后，利用具有伺服电动机的焊炬来执行位置检测程序。在焊接步骤中，在位置检测步骤之后，利用焊炬来执行焊接程序。进而，位置检测步骤中的伺服电动机的位置检测用增益比焊接步骤中的伺服电动机的焊接用增益大。

Description

电弧焊接方法

技术领域

本公开涉及利用了焊炬的电弧焊接方法，尤其涉及利用了在内部具有伺服电动机的焊炬的电弧焊接方法中的位置检测方法。

背景技术

利用图8以及图9来说明以往的焊炬。图8是表示以往的自动焊接装置900的结构的概略图。图9是表示以往的焊炬920的结构的概略图。

如图8所示，以往的自动焊接装置900具有电极进给部910、焊炬920、以及对电极进给部910和焊炬920进行连接的焊炬线缆930。电极进给部910具有焊丝卷绕器911、进给辊912、加压辊913、加压臂914、加压工作缸915以及压力控制阀916。卷绕于焊丝卷绕器911的自耗电极901根据进给辊912的旋转而通过焊炬线缆930的内部从而供给至焊炬920。此外，自耗电极901通过加压臂914、加压工作缸915和压力控制阀916来调整基于加压辊913的压力。

此外，如图9所示，焊炬920在内部通过自耗电极901，由回弹式活塞921(以下表示为活塞921)能够对自耗电极901进行加压夹紧。活塞921被供给至接头922的压缩空气加压，从而朝向自耗电极901的方向移动来夹紧自耗电极901。

如图8所示，自动焊接装置900经由方向切换阀940而向加压工作缸915和接头922输送压缩空气，从而能够由活塞921夹紧自耗电极901。同时，自动焊接装置900能够释放加压辊913对自耗电极901的压力。而且，以往已知有如下的位置检测方法，即，在由活塞921夹紧自耗电极901且释放了基于加压辊913的压力的状态下，使自耗电极901与母材(未图示)接触来检测母材的位置(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平1-233068号公报

发明内容

本公开的电弧焊接方法包括示教程序创建步骤、位置检测步骤和焊接步骤。在示教程序创建步骤中，创建包括位置检测程序以及焊接程序的示教程序。在位置检测步骤中，在示教程序创建步骤之后，利用具有伺服电动机的焊炬来执行位置检测程序。在焊接步骤中，在位置检测步骤之后，利用焊炬来执行焊接程序。进而，位置检测步骤中的伺服电动机的位置检测用增益比焊接步骤中的伺服电动机的焊接用增益大。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的电弧焊接系统1的概略图。

图2是表示实施方式所涉及的焊炬3及其周边的结构的侧视图。

图3是实施方式所涉及的焊炬3的焊丝进给部10的放大图。

图4是表示实施方式所涉及的电弧焊接方法的流程图。

图5是执行检测位置P1的位置检测指令的流程图。

图6是表示执行检测位置P1的位置检测指令时的焊炬3和加工物8的立体图。

图7是表示执行检测位置P1的位置检测指令时的焊炬3和加工物8的立体图。

图8是表示以往的自动焊接装置900的结构的概略图。

图9是表示以往的焊炬920的结构的概略图。

具体实施方式

在说明本公开的实施方式之前，先简单说明以往的装置中的问题点。

上述的以往的自动焊接装置900为了夹紧自耗电极901，需要在电极进给部910设置加压辊913、加压臂914、加压工作缸915和压力控制阀916，并且在焊炬920设置活塞921、接头922。进而，还需要用于向加压工作缸915、活塞921输送压缩空气的软管、方向切换阀940，是非常复杂的构造。

(实施方式)

图1是表示本实施方式所涉及的电弧焊接系统1的概略图。图2是表示本实施方式所涉及的焊炬3及其周边的结构的侧视图。图3是本实施方式所涉及的焊炬3的焊丝进给部10的放大图。

如图1所示，本实施方式所涉及的电弧焊接系统1具有机械手2、焊炬3、控制装置4、焊丝线缆5、焊丝容纳壳体6、焊丝7和焊丝进给辅助装置9。焊炬3安装在机械手2的手腕部的前端，机械手2以及焊炬3由控制装置4控制。此外，在焊炬3，经由焊丝线缆5和焊丝进给辅助装置9而被供给焊丝容纳壳体6内的焊丝7。然后，由控制装置4控制机械手2以及焊炬3，对加工物8进行焊接加工。另外，焊丝进给辅助装置9以一定的进给力向焊炬3进给焊丝容纳壳体6内的焊丝7。焊丝进给辅助装置9的焊丝7的进给力不会大到给由焊炬3执行的焊丝进给动作带来影响。此外，在本实施方式中，对利用了焊丝进给辅助装置9的电弧焊接系统1进行说明，但焊丝进给辅助装置9在焊丝线缆5短的情况等下不一定是必要的。

如图2所示，本实施方式所涉及的焊炬3与焊丝线缆5连接，从焊丝线缆5通过焊丝线缆5的内部来供给焊丝7。焊丝7由焊丝进给部10进给，由此从焊炬3的前端部30突出，供给至加工物8的焊接部位。此外，焊炬3具有连接部40，经由连接部40而与机械手2的手腕部的前端连接。

如图3所示，本实施方式所涉及的焊炬3的焊丝进给部10根据进给辊11的旋转而使由进给辊11以及固定辊12夹着的焊丝7正向进给以及反向进给。正向进给是指从焊炬3的前端部30送出焊丝7，反向进给是指将焊丝7拉回至焊炬3的前端部30。

固定辊12固定于焊丝进给部10，能够与进给辊11的旋转相匹配地在焊丝7的正向进给方向以及反向进给方向上旋转。此外，固定辊12设置为将焊丝7按压至进给辊11。

进给辊11经由齿轮或传动带来传递伺服电动机13的驱动，并进行旋转以使焊丝7正向进给或反向进给。此外，由固定辊12将焊丝7按压至进给辊11。

伺服电动机13具有根据来自控制装置4的焊丝进给指令来驱动的电动机131、和用于掌握电动机的角度位置的编码器132。基于来自控制装置4的焊丝进给指令而伺服电动机13的电动机131旋转，电动机131的旋转经由齿轮或传动带传递，从而进给辊11旋转。此外，伺服电动机13的编码器132按每个采样周期来检测电动机131的角度位置，并输出至控制装置4。控制装置4基于从伺服电动机13的编码器132输出的电动机131的角度位置，能够掌握伺服电动机13的动作状况。从编码器周期性地向控制装置4发送电动机的角度位置。因而，控制装置4除了基于电动机131的角度位置之外，还能够基于电动机131的角度位置的时间变化来计算电动机131的角速度以及电动机131的角加速度。

伺服电动机13具有在伺服锁接通(ON)的状态下对电动机131的角度位置进行修正的功能。即，若由于外力而电动机131突然旋转，从编码器132接收到成为与控制装置4正控制的电动机131的角度位置(以下设为控制角度)不同的角度位置这一情况，则控制装置4驱动电动机131以使得电动机131的角度位置成为控制角度。

同样地，伺服电动机13具有在伺服锁为ON的状态下对电动机131的角速度、电动机131的角加速度进行修正的功能。即，若由于外力而电动机131的角速度、角加速度突然变化，判定会与控制装置4正控制的电动机131的角速度(以下设为控制速度)、电动机131的角加速度(以下设为控制加速度)不同，则控制装置4驱动电动机131以使得电动机131的角速度、角加速度成为控制速度、控制加速度。

伺服锁的功能根据伺服电动机13的增益来调整，若伺服电动机13的增益高，则对电动机的驱动进行修正的功能变高。例如，关于伺服电动机13的位置控制，在伺服电动机13的位置调整增益高的情况下，当电动机131突然旋转从而电动机131的角度位置偏离了控制角度时，立刻驱动电动机131以使得电动机131的角度位置返回至控制角度。但是，在伺服电动机13的增益高的情况下，由于伺服锁的灵敏度高(反应快)，因此电动机131会振荡，存在电动机131的驱动变得不稳定的缺点。

相对于此，若伺服电动机13的增益低，则对电动机131的角度位置进行修正的功能变低。即，在伺服电动机13的增益低的情况下，当电动机131突然旋转从而电动机的角度位置偏离了控制角度时，缓慢驱动电动机131以使得电动机131的角度位置返回至控制角度。因而，有时电动机131的角度位置会暂时大幅偏离控制角度。但是，在伺服电动机13的增益低的情况下，由于伺服锁的灵敏度低(反应慢)，因此电动机131不会振荡，电动机131的驱动稳定。

在伺服电动机13的增益中，除了具有作为电动机131的位置控制的灵敏度的位置调整增益之外，还具有作为电动机131的角速度控制的灵敏度的速度调整增益、作为电动机131的角加速度控制的灵敏度的加速度调整增益。能够根据电动机131的驱动状况将位置控制增益、速度调整增益、加速度调整增益分别设定(变更)为最佳增益。此外，关于伺服电动机13的控制功能，也能够使得位置控制、速度控制和加速度控制之中的不需要的控制功能无效。

接下来，对本实施方式的电弧焊接方法进行说明。

图4是表示本实施方式所涉及的电弧焊接方法的流程图。

如图4所示，利用了在手腕部的前端连接有焊炬3的机械手2的电弧焊接方法具有步骤1～步骤7。

步骤1是条件设定步骤，将加工物8、焊丝7的信息设定给控制装置4。具体而言，在步骤1中，将加工物8的厚度、材顾、接头形状、焊丝7的直径、材质设定给控制装置4。

接下来，步骤2是示教程序创建步骤，将示教程序创建给控制装置4。示教程序具有位置检测程序以及焊接程序。位置检测程序是指，用于在进行焊接之前，通过使机械手2动作从而使焊丝7接触加工物8，并对加工物8的位置偏离进行检测的程序。位置检测程序由多个位置检测指令构成，多个位置检测指令分别是机械手2的动作指令，对指定出的检测位置处的加工物8的偏离进行检测。根据位置检测程序来确定实际配置加工物8的位置。

焊接程序是用于实际进行焊接的程序。焊接程序由多个焊接指令构成，多个焊接指令分别包括机械手2的动作指令、焊接电压指令、焊接电流指令、焊丝进给速度指令等。另外，焊接程序基于刚刚执行完的位置检测程序的检测结果来修正机械手2的动作指令。由此，能够进行与实际配置加工物8的位置相匹配的焊接。

示教程序可以实际针对加工物8使连接有焊炬3的机械手2动作来创建，也可以由计算机假想地创建。另外，位置检测程序和焊接程序可以同时并行地创建，也可以在完成了一个程序的创建之后再创建另一个程序。此外，步骤1以及步骤2是作业者对机械手2、个人电脑进行操作而设定给控制装置4的步骤。

接下来，在步骤3中，伺服电动机13的增益设定为位置检测用增益G1。位置检测用增益G1的值在步骤1的条件设定步骤中预先存储至控制装置4。此外，在焊丝进给辅助装置9启动的情况下，在步骤3中使焊丝进给辅助装置9停止。

接下来，步骤4是位置检测步骤，执行在步骤2中创建出的位置检测程序。若执行了位置检测程序，则基于构成位置检测程序的位置检测指令，控制装置4控制机械手2，使焊丝7接触加工物8，由此来检测加工物8的位置偏离。关于步骤4将后述。

接下来，在步骤5中，将伺服电动机13的增益设定为焊接用增益G2。即，将伺服电动机13的增益从位置检测用增益G1变更为焊接用增益G2。焊接用增益G2的值在步骤1的条件设定步骤中预先存储至控制装置4。此外，在步骤5中，使被停止的焊丝进给辅助装置9启动。

接下来，步骤6是焊接步骤，执行在步骤2中创建出的焊接程序。若执行了焊接程序，则基于构成焊接程序的焊接指令，控制装置4控制机械手2和焊炬3，进行加工物8的焊接。另外，焊接程序中包含的多个焊接指令之中的与焊接位置有关的信息，基于在步骤4中进行过的位置检测结果来修正，从而执行焊接指令。

最后，在步骤7中，加工物8的焊接结束。另外，步骤3～步骤7基于步骤1以及步骤2来自动地执行。

通过进行以上的步骤1～步骤7，从而进行焊接作业。然而，在对多个加工物8进行全部相同的焊接作业时，第2次以后不进行步骤1以及步骤2，只要进行可自动执行的步骤3～步骤7即可。

在此，对步骤3中的位置检测用增益G1以及步骤5中的焊接用增益G2进行说明。在位置检测用增益G1中，如前所述，存在与电动机的位置控制有关的位置调整增益PG1、与电动机的角速度控制有关的速度调整增益VG1、以及与电动机的角加速度控制有关的加速度调整增益AG1这三种增益。同样地，在焊接用增益G2中也存在位置调整增益PG2、速度调整增益VG2、以及角速度调整增益AG2这三种增益。

步骤3中的位置检测用增益G1是比步骤5中的焊接用增益G2高的增益。即，步骤4的位置检测步骤中的伺服电动机13的增益比步骤6的焊接步骤中的伺服电动机13的增益高。由此，在步骤4的位置检测步骤中能够抑制焊丝7的位置偏离，并且，在步骤6的焊接步骤中能抑制伺服电动机13的振荡，能进行稳定的焊接。

如前所述，位置检测用增益G1以及焊接用增益G2均具有位置调整增益(PG1、PG2)、速度调整增益(VG1、VG2)以及角速度调整增益(AG1、AG2)这三种增益。在本实施方式中，在三种增益的所有增益中，可以在位置检测时设定得比焊接时高。此外，也可以只是三种增益之中的一种或两种，在位置检测时比焊接时高，其他增益在位置检测时和焊接时是相同的。另外，在伺服电动机13的控制中，与被无效化的功能有关的增益比与被有效化的功能有关的增益高。

接下来，利用图5～图7进一步具体地说明步骤4即位置检测步骤。尤其是，以伺服电动机13的位置控制功能为例，对位置调整增益的设定进行说明。图5是执行检测位置P1的位置检测指令的流程图。图6以及图7是表示执行检测位置P1的位置检测指令时的焊炬3和加工物8的立体图。

首先，在步骤4-1中，如图6所示，通过机械手使焊炬3移动至检测位置P1的感测开始位置S1。检测位置P1的感测开始位置S1是指从加工物8上的检测位置P1稍有偏离的位置。

接下来，在步骤4-2中，如图6的箭头所示，通过机械手使焊炬3动作，使从焊炬3的前端部30突出的焊丝7的前端稍微靠近加工物8上的检测位置P1。焊丝7被施加感测电压，根据感测电压的变化，能够检测与加工物8的接触。

接下来，在步骤4-3中，确认焊丝7的前端是否接触了加工物8，如果未能检测到接触，则返回至步骤4-2，进一步进行向检测位置P1的靠近。直至检测到焊丝7的前端与加工物8的接触为止，反复执行步骤4-2以及步骤4-3。而且，如图7所示，若检测到焊丝7的前端接触了加工物8，则将检测到的加工物8上的检测位置P1的坐标记录至控制装置4。

接下来，在步骤4-4中，如图7的箭头所示，通过机械手使焊炬3动作，开始焊炬3向检测位置P1的感测开始位置S1的移动以使得焊炬3远离加工物8。

接下来，在步骤4-5中，根据步骤4-3中的焊丝7和加工物8的接触，判断焊丝7是否未压入至焊炬3。焊丝7的位置经由进给辊11传递给伺服电动机13，因此由伺服电动机13的编码器来掌握。而且，在步骤4-3中焊丝7压入至焊炬3的情况下，在步骤4-6中根据伺服功能(尤其是位置控制功能)来将焊丝7进给与被压入的长度对应的量。即，使焊丝7的前端返回至步骤4-3之前的位置。此外，在步骤4-3中焊丝7未压入至焊炬3的情况下，即，焊丝7的前端是步骤4-3之前的位置不变的情况下，不进行步骤4-6。另外，为了说明，示出在步骤4-4之后进行步骤4-5以及步骤4-6的流程图，但在执行位置检测指令的期间，伺服电动机13使得设定有位置检测用增益G1的伺服功能变得有效。因而，步骤4-5以及步骤4-6可与步骤4-3、步骤4-4同时进行。

接下来，在步骤4-7中，焊炬3移动至检测位置P1的感测开始位置S1，在步骤4-8中，结束检测位置P1的位置检测指令。

如以上，在本实施方式的位置检测方法中，根据伺服电动机13的伺服功能(尤其是位置控制功能)，在步骤4-5以及步骤4-6中，即便在用于位置检测的焊丝7和加工物8的接触中焊丝7的位置发生变化，也能够返回至原始的位置。

而且，在本实施方式的位置检测方法中，在位置检测步骤中，伺服电动机13的增益(位置检测用增益G1之中的位置调整增益PG1)比焊接步骤中的伺服电动机13的增益(焊接用增益G2之中的位置调整增益PG2)高，因此能更准确地掌握在步骤4-3中记录的检测位置P1的坐标。

此外，在位置检测步骤中变更检测位置时，机械手2进行大幅的动作，会引起焊丝线缆5的变形导致的焊丝7的位置偏离。但是，在本实施方式的位置检测方法中，位置检测步骤中的伺服电动机13的增益(位置检测用增益G1之中的位置调整增益PG1)比焊接步骤中的伺服电动机13的增益(焊接用增益G2之中的位置调整增益PG2)高，因此还能够抑制这种焊丝线缆5的变形导致的焊丝7的前端位置的变动。

另外，在本实施方式中，由于以伺服电动机13的位置控制为例进行了说明，因此对位置调整增益(PG1、PG2)的变更(PG1＞PG2)进行了说明。但是，本公开的电弧焊接方法不限于位置调整增益(PG1、PG2)，还可以进行速度调整增益(VG1、VG2)的变更(VG1＞VG2)、角速度调整增益(AG1、AG2)的变更(AG1＞AG2)。即，也可关于位置调整增益、速度调整增益和加速度调整增益之中的一个，使得位置检测步骤中的增益比焊接步骤中的增益高，关于其他增益，使得在位置检测步骤和焊接步骤中相等。此外，也可关于位置调整增益、速度调整增益和加速度调整增益之中的两个，使得位置检测步骤中的增益比焊接步骤中的增益高，关于剩余增益，使得在位置检测步骤和焊接步骤中相等。此外，也可关于位置调整增益、速度调整增益和加速度调整增益当中的所有增益，使得位置检测步骤中的增益比焊接步骤中的增益高。

产业上的可利用性

根据本公开所涉及的电弧焊接方法，能够以简单构造的焊炬适当控制焊丝的位置来进行位置检测，在产业上是有用的。

符号说明

1 电弧焊接系统

2 机械手

3 焊炬

4 控制装置

5 焊丝线缆

6 焊丝容纳壳体

7 焊丝

8 加工物

9 焊丝进给辅助装置

10 焊丝进给部

11 进给辊

12 固定辊

13 伺服电动机

30 前端部

40 连接部

G1 位置检测用增益

G2 焊接用增益

PG1 位置调整增益(位置检测时)

PG2 位置调整增益(焊接时)

VG1 速度调整增益(位置检测时)

VG2 速度调整增益(焊接时)

AG1 加速度调整增益(位置检测时)

AG2 加速度调整增益(焊接时)

P1 检测位置

S1 感测开始位置

131 电动机

132 编码器

900 自动焊接装置

901 自耗电极

910 电极进给部

911 焊丝卷绕器

912 进给辊

913 加压辊

914 加压臂

915 加压工作缸

916 压力控制阀

920 焊炬

921 活塞

922 接头

930 焊炬线缆

940 方向切换阀

Claims (4)

1.一种电弧焊接方法，包括：

示教程序创建步骤，创建包括位置检测程序以及焊接程序的示教程序；

位置检测步骤，在所述示教程序创建步骤之后，利用具有伺服电动机的焊炬来执行所述位置检测程序；和

焊接步骤，在所述位置检测步骤之后，利用所述焊炬来执行所述焊接程序，

所述位置检测步骤中的所述伺服电动机的位置检测用增益比所述焊接步骤中的所述伺服电动机的焊接用增益大。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

关于位置调整增益、速度调整增益和加速度调整增益当中的任意一个增益，所述位置检测步骤中的增益比所述焊接步骤中的增益大，

关于所述位置调整增益、所述速度调整增益和所述加速度调整增益当中的另外两个增益，所述位置检测步骤中的增益与所述焊接步骤中的增益相等。

3.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

关于位置调整增益、速度调整增益和加速度调整增益当中的任意两个增益，所述位置检测步骤中的增益比所述焊接步骤中的增益大，

关于所述位置调整增益、所述速度调整增益和所述加速度调整增益当中的另外一个增益，所述位置检测步骤中的增益与所述焊接步骤中的增益相等。

4.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

关于位置调整增益、速度调整增益和加速度调整增益当中的所有增益，所述位置检测步骤中的增益比所述焊接步骤中的增益大。