CN110248759A - 电弧点调节杆安装结构、多关节焊接机器人以及焊接装置 - Google Patents

Abstract

电弧点调节杆安装结构具备：焊炬支承部，其具有固定于多关节焊接机器人的机器人前端轴部的基端侧安装部，且支承焊炬；以及调节杆安装部，其设置于基端侧安装部的焊炬侧，且将电弧点调节杆支承为能够装卸。

Description

电弧点调节杆安装结构、多关节焊接机器人以及焊接装置

技术领域

本发明涉及电弧点调节杆安装结构、多关节焊接机器人以及焊接装置。

背景技术

作为进行电弧焊接的多关节焊接机器人，例如有具备专利文献1所示的焊炬的多关节焊接机器人。在这样的多关节焊接机器人中，在将焊炬安装于机器人手臂时，需要对电弧点进行调节，以使焊炬的前端成为机器人控制系统中的焊接点。作为调节该电弧点的方法，例如有使用电弧点调节杆的方法。如图8所示，电弧点调节杆91由具有定位部91a的圆杆构成，该定位部91a的前端形成为剖面呈半圆状。该电弧点调节杆91将基端91b插入在机器人手臂92的前端轴部93形成的支承孔93a从而被机器人手臂92支承。在电弧点调节杆91的基端91b被支承孔93a支承的状态下，设置于定位部91a的未图示的十字标记表示电弧点。通过调节机构96、97进行对位，以使从焊炬94突出的焊丝95的前端位于该十字标记处。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-227947号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，有时电弧点调节杆91配置在距机器人手臂92的前端轴部93的回旋轴心500～600mm的长度L的范围内。因此，对于支承孔93a，为了得到支承强度而需要相应的较长的孔长La，对于机器人手臂92的前端轴部93，不得不增长其轴长Lb。因此，由于机器人手臂92所支承的前端侧的构件而施加于机器人手臂侧的负载增大，在当焊接时对机器人手臂进行驱动的情况下，焊炬的振动变大。其结果是，有时难以使焊接机器人进行高精度的动作。

本发明的目的在于提供能够抑制焊接时的焊炬的振动，从而进行高精度的焊接动作的电弧点调节杆安装结构、多关节焊接机器人以及焊接装置。

用于解决课题的方案

本发明的一个方式是一种电弧点调节杆安装结构，在机器人手臂的前端部连接有焊炬的多关节焊接机器人中，所述电弧点调节杆安装结构将在一端部设置有表示所述焊炬的电弧点的标识的电弧点调节杆安装于所述机器人手臂，所述电弧点调节杆安装结构的特征在于，具备：

焊炬支承部，其具有固定于所述多关节焊接机器人的机器人前端轴部的基端侧安装部，且支承所述焊炬；以及

调节杆安装部，其设置在所述基端侧安装部的所述焊炬侧，且将所述电弧点调节杆支承为能够装卸。

根据该电弧点调节杆安装结构，经由调节杆安装部将电弧点调节杆安装于在机器人手臂的前端轴部固定的基板侧安装部的焊炬侧。因此，机器人手臂的前端轴部不会成为电弧点调节杆的安装部位，从而能够相应地缩短轴长。因此，能够减小由机器人手臂支承的前端侧的构件对机器人手臂侧施加的负载。另外，能够实现焊接机器人前端轴部的轻量化，且减少焊接时的机器人手臂的振动。

另外，优选的是，所述调节杆安装部形成有对所述电弧点调节杆的基端部进行支承的孔部。

根据该电弧点调节杆安装结构，能够以简单的结构将电弧点调节杆支承于调节杆安装部。

另外，优选的是，所述调节杆安装部的所述孔部形成在所述机器人前端轴部的轴心。

根据该电弧点调节杆安装结构，即使机器人前端轴部旋转，电弧点调节杆也不易晃动，从而能够进行高精度的电弧点调节。

另外，优选的是，所述调节杆安装部以能够装卸的方式被支承于所述基端侧安装部。

根据该电弧点调节杆安装结构，能够将调节杆安装部从基端侧安装部拆下，从而能够使机器人手臂的前端轴部进一步轻量化，且减少焊接时的机器人手臂的振动。

另外，优选的是，所述调节杆安装部具备激光光源部，该激光光源部朝向所述电弧点调节杆的所述前端部照射激光。

根据该电弧点调节杆安装结构，能够容易地确认所支承的电弧点调节杆是否弯曲。

另外，优选的是，在所述调节杆安装部设置有激光传感器单元，所述激光传感器单元具有：激光照射部，其向所述电弧点照射激光；以及返回光检测部，其对来自所述电弧点的所述激光的返回光进行检测。

根据该电弧点调节杆安装结构，能够将实际的电弧点对准作为基准的基准电弧点。

另外，本发明的一个方式是具备上述电弧点调节杆安装结构的多关节焊接机器人。

根据该多关节焊接机器人，经由调节杆安装部将电弧点调节杆安装在设置于机器人手臂的前端部的焊炬支承部的焊炬侧，因此能够缩短焊炬支承部的电弧点调节杆的安装部位处的轴长，从而实现轻量化。

另外，本发明的一个方式是一种焊接装置，其特征在于，

所述焊接装置具备：

多关节焊接机器人，其具备电弧点调节杆安装结构，所述电弧点调节杆安装结构具备上述的激光传感器单元；以及

控制装置，其对所述多关节焊接机器人的所述机器人手臂进行驱动，

所述控制装置将由所述激光传感器单元决定的基准电弧点位置作为基准点来对所述机器人手臂进行驱动。

根据该焊接装置，能够将由激光传感器单元决定的基准电弧点位置作为基准点来高精度地驱动多关节焊接机器人。

发明效果

根据本发明，能够抑制焊接时的焊炬的振动，从而进行高精度的焊接动作。

附图说明

图1是焊接装置的简要的整体结构图。

图2是示出多关节焊接机器人的一例的外观立体图。

图3是示出电弧点调节杆安装结构的第一结构例的侧视图。

图4是电弧点调节杆的侧视图。

图5是示出电弧点调节杆安装结构的第二结构例的侧视图。

图6是示出电弧点调节杆安装结构的第三结构例的侧视图。

图7是在多关节焊接机器人搭载有摆动装置的第四结构例的焊炬支承部的放大立体图。

图8是示出以往的电弧点调节杆安装结构的侧视图。

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。

＜焊接装置的整体结构＞

图1是焊接装置100的简要的整体结构图。

焊接装置100具备多关节焊接机器人11、控制装置13、焊接电源15、以及示教控制器17。在多关节焊接机器人11的机器人前端轴部18连接有作为末端执行器的焊炬支承部19。如图示例那样，焊炬支承部19在前端部具有焊炬21，且具备调节焊炬21的前端位置的调节机构27、29。需要说明的是，作为末端执行器，除了支承焊炬21的焊炬支承部19以外，也可以为具有割炬的切断机等其他工具。

控制装置13根据从示教控制器17输入的教示数据驱动多关节焊接机器人11，从而使焊炬21移动。控制装置13将各种驱动程序存储于未图示的ROM、RAM、硬盘等存储部，读入并执行该驱动程序，从而实施焊接装置100的各部的驱动控制。

将药芯焊丝、实心焊丝等作为消耗式电极的焊丝25向焊炬21的前端供给。该焊丝25被焊丝进给装置12从未图示的焊丝桶抽出。焊接电源15通过电源线缆16而与焊炬21、以及工件W连接。根据来自控制装置13的指令，通过配设在多关节焊接机器人11内的电缆而将焊接电流供给至焊炬21。另外，向焊炬21供给保护气体，对焊接时的大气的卷入进行保护。另外，也向焊炬21供给焊炬冷却用的冷却水。

＜第一结构例＞

接下来，对上述结构的多关节焊接机器人11中的、电弧点调节杆安装结构的第一结构例进行详细说明。

图2是示出多关节焊接机器人11的一例的外观立体图。

多关节焊接机器人11例如由通常的具有6个驱动轴的六轴机器人构成。在图示例中，示出了能够绕驱动轴S1～S6进行旋转动作的多关节焊接机器人。另外，对于多关节焊接机器人11，除了六轴机器人以外，例如也可以是七轴机器人、其他结构的多轴机器人。以下，将多关节焊接机器人11简称作“机器人”。

机器人11具备：基座31；回旋部33，其以能够绕第一驱动轴S1回旋的方式设置于基座31上；下部臂35，其一端部经由第二驱动轴S2而与回旋部33连结，且绕第二驱动轴S2旋转自如；上部臂37，其经由第三驱动轴S3而与下部臂35的另一端部连接；手腕回旋部39，其设置于上部臂37，且通过第四驱动轴S4而能够绕臂轴线旋转；手腕弯曲部41，其经由第五驱动轴S5而与手腕回旋部39连接；以及前述的机器人前端轴部(手腕旋转部)18，其以具有第六驱动轴S6的方式与手腕弯曲部41的前端连接。上述下部臂35、上部臂37以及手腕回旋部39、手腕弯曲部41、机器人前端轴部18构成多关节臂。

机器人11的第一驱动轴S1～第六驱动轴S6分别被未图示的伺服马达等驱动马达驱动。各驱动马达分别从控制装置13(参照图1)被输入驱动信号，从而控制各自的驱动轴的旋转角度。由此，焊炬21能够在X、Y、Z空间内以所希望的姿势进行定位。

图3是示出电弧点调节杆安装结构的第一结构例的侧视图。

在机器人前端轴部18固定有形成于焊炬支承部19的基端侧的基端侧安装部59。对于基端侧安装部59，其一端侧通过未图示的螺栓等而被固定在机器人前端轴部18，且从外周部的一部分延伸设置有将焊炬21支承为能够移动的调节机构27、29。调节机构27、29由直动滑块等构成。在基端侧安装部59的作为另一端侧的焊炬21侧设置有调节杆安装部61，该调节杆安装部61将电弧点调节杆57支承为与第六驱动轴S6的轴心为同心。电弧点调节杆57以能够装卸的方式安装于调节杆安装部61。该电弧点调节杆57用于前端部57a进行焊接位置的对位等，而在焊接时被拆下。

对于调节杆安装部61，其外径随着朝向焊炬前端侧而成为逐渐缩径的形状。对于调节杆安装部61，除了相对于基端侧安装部59而能够装卸的结构之外，也可以是与基端侧安装部59形成为一体的结构。对于图示例的调节杆安装部61，在一端部(图3的左侧)形成有与基端侧安装部59相互卡合的卡合部63，从而将调节杆安装部61以能够装卸的方式安装于基端侧安装部59。卡合部63能够应用基于螺钉的紧固连结、过盈配合、基于弹性变形的卡止爪的固定等公知的卡合机构。

图4是电弧点调节杆57的侧视图。

对于电弧点调节杆57，其整体为直线状的杆体，前端部57a的剖面呈半圆形，基端部57b与主体部57c的剖面呈圆形。另外，基端部57b的直径比主体部57c的直径细。虽未图示，在剖面呈半圆形的前端部57a中的沿轴线方向形成的平面部设置有表示电弧点位置的十字标记等标识。

如图3所示，调节杆安装部61在与基端侧安装部59相反的面向焊炬21的一侧的另一端部(图3的右侧)形成有对电弧点调节杆57的基端部57b进行支承的孔部61a。孔部61a形成在第六驱动轴S6的轴心，以将电弧点调节杆57支承为与第六驱动轴S6在同轴上。电弧点调节杆57的基端部57b插入该孔部61a。在按压电弧点调节杆57至基端侧的台阶部57d(参照图4)与调节杆安装部61抵接的位置时，前端部57a的标识的位置成为表示标准的电弧点的位置。将从焊炬21突出的焊丝25的前端对准该电弧点，从而将焊炬21的基准位置对位。

在结束使用电弧点调节杆57进行的焊炬21的基准位置的对位后，将电弧点调节杆57从调节杆安装部61拔出从而拆下。由此，焊炬21成为能够焊接的状态。另外，除了仅拆下电弧点调节杆57之外，也可以将电弧点调节杆57与调节杆安装部61一起拆下。

根据本结构的电弧点调节杆安装结构，在机器人前端轴部18固定有焊炬支承部19的基端侧安装部59，在基端侧安装部59的焊炬21侧配置有调节杆安装部61和电弧点调节杆57。因此，电弧点调节杆57被调节杆安装部61支承，不会比基端侧安装部59更进入到机器人前端轴部18侧。

即，仅在基端侧安装部59中面对焊炬21的一侧配置电弧点调节杆57，从而能够将机器人11的从第五驱动轴S5至基端侧安装部59为止的距离L1缩短为短于基于以往的结构(参照图8)的距离Lb。因此，能够减轻对比机器人前端轴部18更靠焊炬21侧的机器人手臂前端部施加的负载。由此，能够抑制由焊接时的机器人11的各驱动轴的动作引起的焊炬21的意料之外的振动。另外，由于减少了焊炬21的意外的振动，从而能够以较高的位置精度实施沿着预先设定的焊接线的焊接，进而能够进行高品质的焊接。具体而言，能够高精度地进行摆动动作等。对于上述效果，尤其在从第五驱动轴S5至焊炬21的前端为止的距离L2越长、调节机构27、29等焊炬支承部19的重量越大时越显著。

另外，在拆下电弧点调节杆57并进行焊接时，在调节杆安装部61仍旧残留在基端侧安装部59而仅拆下电弧点调节杆57的情况下，能够更简单地进行电弧点调节杆57的拆下作业以及再插入作业。

＜第二结构例＞

接下来，对电弧点调节杆安装结构的第二结构例进行说明。

在以后的说明中，对于图3、图4所示的与第一结构例的情况相同的构件、部位标注相同的附图标记，从而将该说明简单化或省略。

图5是示出电弧点调节杆安装结构的第二结构例的侧视图。

对于本结构的电弧点调节杆安装结构，在图3所示的结构的调节杆安装部61的焊炬21侧具备朝向电弧点调节杆57的前端部57a照射激光LB的激光光源部71。

激光光源部71向安装于调节杆安装部61的电弧点调节杆57的前端部57a照射由激光LB产生的激光点P。然后，在作业者从图中V方向观察时，若该激光点P与设置于前端部57a的标识的位置一致，则能够确认在电弧点调节杆57未产生弯曲等，而为正常情况。在激光点P与标识偏移的情况下，调节电弧点调节杆57来使双方的位置一致，或更换新的电弧点调节杆57。

根据本结构的电弧点调节杆安装结构，通过激光点P的观察确认，能够简单地确保基于电弧点调节杆57的电弧点位置的可靠性。对于该情况下的电弧点调节杆57，可以在前端部57a形成剖面呈半圆状的平面部，也可以不形成该平面部。

＜第三结构例＞

图6是示出电弧点调节杆安装结构的第三结构例的侧视图。

对于本结构的电弧点调节杆安装结构，在图3所示的结构的调节杆安装部61的焊炬21侧安装有激光传感器单元73。

激光传感器单元73具有：向电弧点Ps照射激光LB1的激光照射部75、以及对来自电弧点Ps的激光的返回光LB2进行检测的返回光检测部77。激光传感器单元73与未图示的距离运算部连接，该距离运算部根据激光LB1与返回光LB2的关系，求出从激光传感器单元73至电弧点Ps为止的距离。

在图示例中，将来自激光照射部75的激光LB1向与焊丝25的前端抵接的任意壁面79照射，并检测来自该壁面79的返回光LB2。距离运算部通过公知的相位差法等从上述激光LB1与返回光LB2的关系求出从激光传感器单元73至壁面79为止的距离，并将该距离信息输出。从距离运算部输出的距离信息被输入图1所示的控制装置13。控制装置13根据输入的距离信息驱动多关节焊接机器人11，以使其成为与预先设定的基准电弧点位置相对应的距离，即，使焊炬21的焊丝25的前端位置与基准电弧点位置一致。由此，设定机器人11驱动的基准点。

这里，除了通过壁面79来反射激光LB1之外，根据情况不同，也可以将来自焊丝25自身的反射光作为返回光LB2进行测量。

根据本结构的电弧点调节杆安装结构，调节焊炬21的位置，以使预先设定的基准电弧点位置成为实际的电弧点。由此，能够将焊炬21定位到准确的电弧点位置。

如上所述，控制装置13将由激光传感器单元73决定的基准电弧点位置作为驱动的基准点来驱动焊炬21。

另外，在该调节后，将电弧点调节杆57安装于调节杆安装部61，将设定后的基准电弧点位置与前述的基于电弧点调节杆的电弧点位置进行比较，在双方产生偏移的情况下，调节电弧点调节杆。由此，能够确保电弧点调节杆的可靠性。

另外，如上所述，除了使焊炬21移动到电弧点位置，设定机器人11驱动的基准点之外，也可以通过修正驱动程序来对准基准点。例如，在控制装置13根据预先准备的驱动程序驱动机器人手臂时，求出现在的机器人的基准点(修正前)与基准电弧点位置的差值，并根据该差值变更驱动程序的坐标值等参数，以使基准电弧点位置成为驱动的基准点。然后，控制装置13按照变更后的参数驱动机器人手臂。由此，也能够实现基于基准电弧点位置的准确的焊接。

＜第四结构例＞

接下来，对第四结构例进行说明。图7是在前述的结构的机器人11中，在机器人前端轴部18设置有双轴摆动器23的焊炬21的放大立体图。

双轴摆动器23具备驱动部，该驱动部使焊炬21相对于机器人前端轴部18而沿正交的两个轴进行相对移动。通过由该驱动部进行的焊炬21的摆动驱动，进行摆动动作。

双轴摆动器23以能够在以焊炬前端轴21a为中心的平面Pa上向两个方向驱动的方式与机器人11的机器人前端轴部18连接。该双轴摆动器23具有：向X轴方向驱动的第一驱动部51、以及向与焊炬前端轴21a以及X方向正交的Y方向驱动的第二驱动部53。第一驱动部51与第二驱动部53以焊炬前端轴21a上的基准电弧点位置为中心，在平面Pa上向彼此正交的两个方向驱动焊炬21。

第一驱动部51具有使第二驱动部53沿着成为X方向(S7)的移动方向移动的直动滑动单元。第二驱动部53具有将支承焊炬21的焊炬基部55支承为以第8驱动轴S8为中心而旋转自如的旋转单元。

根据搭载有上述结构的双轴摆动器23的机器人11，能够高精度地定位电弧点，由此，能够实现高精度的摆动动作。

需要说明的是，基于第四结构例中所示的双轴摆动器23的摆动动作在前述的第一～第三结构例中，也能够通过由控制装置13对机器人11的各驱动轴进行驱动控制来实现。在该情况下，机器人11要求较高的定位精度，但由于能够准确地确定基准电弧点位置，因此能够进行高精度的焊接。

本发明并不限定于上述实施方式，本领域技术人员基于相互组合实施方式的各结构、说明书的记载内容、以及公知的技术来进行变更、应用是本发明所预见到的，包括在请求保护的范围内。

本申请基于2017年2月1日提出的日本专利申请(特愿2017-17111)，并将其内容作为参照而援引于此。

附图标记说明

11 机器人(多关节焊接机器人)

18 机器人前端轴部

19 焊炬支承部

21 焊炬

55 焊炬基部

57 电弧点调节杆

57a 前端部

57b 基端部

59 基端侧安装部

61 调节杆安装部

61a 孔部

63 卡合部

71 激光光源部

73 激光传感器单元

75 激光照射部

77 返回光检测部

100 焊接装置。

Claims (10)

1.一种电弧点调节杆安装结构，在机器人手臂的前端部连接有焊炬的多关节焊接机器人中，所述电弧点调节杆安装结构将在一端部设置有表示所述焊炬的电弧点的标识的电弧点调节杆安装于所述机器人手臂，

所述电弧点调节杆安装结构的特征在于，

所述电弧点调节杆安装结构具备：

焊炬支承部，其具有固定于所述多关节焊接机器人的机器人前端轴部的基端侧安装部，且支承所述焊炬；以及

调节杆安装部，其设置于所述基端侧安装部的所述焊炬侧，且将所述电弧点调节杆支承为能够装卸。

2.根据权利要求1所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

所述调节杆安装部形成有对所述电弧点调节杆的基端部进行支承的孔部。

3.根据权利要求2所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

所述调节杆安装部的所述孔部形成在所述机器人前端轴部的轴心。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

所述调节杆安装部以能够装卸的方式被支承于所述基端侧安装部。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

所述调节杆安装部具备激光光源部，该激光光源部朝向所述电弧点调节杆的所述前端部照射激光。

6.根据权利要求4所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

所述调节杆安装部具备激光光源部，该激光光源部朝向所述电弧点调节杆的所述前端部照射激光。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

在所述调节杆安装部设置有激光传感器单元，

所述激光传感器单元具有：

激光照射部，其向所述电弧点照射激光；以及

返回光检测部，其对来自所述电弧点的所述激光的返回光进行检测。

8.根据权利要求4所述的电弧点调节杆安装结构，其特征在于，

在所述调节杆安装部设置有激光传感器单元，

所述激光传感器单元具有：

激光照射部，其向所述电弧点照射激光；以及

返回光检测部，其对来自所述电弧点的所述激光的返回光进行检测。

9.一种多关节焊接机器人，其特征在于，具备：

权利要求1至3中任一项所述的电弧点调节杆安装结构。

10.一种焊接装置，其特征在于，

所述焊接装置具备：

多关节焊接机器人，其具备权利要求7所述的电弧点调节杆安装结构；以及

控制装置，其对所述多关节焊接机器人的所述机器人手臂进行驱动，

所述控制装置将由所述激光传感器单元决定的基准电弧点位置作为基准点来对所述机器人手臂进行驱动。