CN111055046A - 示教位置校正方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种示教位置校正方法，其校正因焊接母材自身的误差产生的示教位置的偏移。一种示教位置校正方法，针对沿焊接母材的焊接路径设定的多个示教位置，分别在与焊接路径相交的方向上隔着所述示教位置的位置，生成校正起点以及校正终点，沿着从生成的各校正起点朝向各校正终点的检测路径，在移动使焊丝突出的焊炬的同时，进行触摸感应，从而检测沿检测路径的焊接母材的轮廓，基于检测出的轮廓，校正所述示教位置。

Description

示教位置校正方法

技术领域

本发明涉及示教位置校正方法。

背景技术

以往，已知一种触摸感应，其使从焊炬的前端突出的焊丝与焊接母材相接触，由此来检测焊炬的前端位置(例如，参照专利文献1。)。

在专利文献1中，通过使焊丝与焊接母材的外表面相接触后进行的触摸感应，检测出焊接母材的偏移，生成补偿检测出的偏移的变换矩阵，从而校正示教位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-225288号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1的校正方法中，虽然能够校正因焊接母材整体的偏移产生的示教位置的偏移，但是却无法校正因焊接母材自身的误差产生的示教位置的偏移。

本发明的目的在于，提供一种示教位置校正方法，其能够校正因焊接母材自身的误差产生的示教位置的偏移。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是一种示教位置校正方法，针对沿焊接母材的焊接路径设定的多个示教位置，分别在与所述焊接路径相交的方向上隔着所述示教位置的位置，生成校正起点以及校正终点，沿着从生成的各所述校正起点朝向各所述校正终点的检测路径，在移动使焊丝突出的焊炬的同时，进行触摸感应，从而检测沿所述检测路径的所述焊接母材的轮廓，基于检测出的该轮廓，校正所述示教位置。

根据本方案，对于沿焊接母材的焊接路径设定的多个示教位置，在与焊接路径相交的方向隔着各示教位置的位置，生成校正起点以及校正终点。并且，沿从生成的校正起点朝向校正终点的检测路径，在移动使焊丝突出的焊炬的同时，进行触摸感应，从而沿检测路径检测焊接母材的轮廓。

轮廓示出焊接母材的表面形状的变化，因此在表面形状突然发生变化的部分能够检测出台阶，即，检测出存在焊接路径。因此，基于示出实际的焊接路径的轮廓来校正示教位置，因此不仅是因焊接母材整体的偏移产生的示教位置的偏移，还能够校正因焊接母材自身的误差产生的示教位置的偏移。

在上述方案中，还可以使从所述焊炬的前端突出预定量的所述焊丝的前端位置，作为工具前端点进行设定，所述触摸感应如下进行，重复进行在未检测出所述焊丝和所述焊接母材的接触时使所述焊丝突出、且在检测出所述焊丝和所述焊接母材的接触时缩回所述焊丝的动作，并记录在检测出所述焊丝和所述焊接母材的接触的时刻的所述工具前端点的坐标以及自该工具前端点起的所述焊丝的移动量。

根据该结构，使焊炬沿检测路径移动的同时，使焊丝沿长度方向移动，从而重复焊丝与所述焊接母材之间的接触以及远离。然后，在焊丝接触于焊接母材时，记录工具前端点的坐标与焊丝的移动量，由此能够容易地检测沿检测路径的焊接母材的轮廓。

另外，在上述方案中，还可以是，当通过所述触摸感应记录的所述焊丝的移动量的绝对值大于第一阈值时，通知该情况。

根据该结构，在触摸感应中的焊丝的移动量的绝对值大于第一阈值时，示教位置的偏移过大，因此能够通过通知该情况向操作人员通知异常。

并且，在上述方案中，还可以是，当通过所述触摸感应记录的所述焊丝的移动量的绝对值在所述第一阈值以下且大于第二阈值时，判定为检测出所述焊接路径，并基于当时的所述工具前端点的坐标以及自该工具前端点起的所述焊丝的移动量，校正所述示教位置。

根据该结构，当触摸感应中的焊丝的移动量的绝对值，在第一阈值以下的范围内发生大变化时，能够容易地判定为检测出了焊接母材的表面形状突然发生变化的焊接路径。通过利用当时的工具前端点的坐标以及焊丝的移动量，利用实际的焊接路径的位置，不仅仅是能够校正因焊接母材整体的偏移产生的示教位置的偏移，还能够校正因焊接母材自身的误差产生的示教位置的偏移。

发明效果

根据本发明，起到能够校正因焊接母材自身的误差产生的示教位置的偏移的效果。

附图说明

图1是示出实施本发明的一实施方式的示教位置校正方法的机器人系统的整体结构图。

图2是示出适用图1的示教位置校正方法的焊接母材的一例的立体图。

图3是示出图1的机器人系统所具备的焊炬与焊接母材之间的关系的主视图。

图4是示出图1的示教位置校正方法的流程图。

图5是示出在图4的示教位置校正方法中于示教位置所设定的检测路径的一例的图。

图6是示出在图1的机器人系统中在校正起点配置焊丝的状态的主视图。

图7是说明从图6的校正起点沿检测路径使焊丝移动的同时进行触摸感应的主视图。

图8是示出图7的焊丝配置在焊接母材的台阶的状态的主视图。

图9是说明从图8的状态到焊接终点为止沿检测路径使焊丝移动的同时进行触摸感应的主视图。

图10是示出图2的焊接母材的变形例的立体图。

附图标记说明：

2：焊炬

3：焊丝

L：移动量

ΔL：变化量(绝对值)

X：焊接母材

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式的示教位置校正方法进行说明。

本实施方式的示教位置校正方法，是一种使焊丝3从在机器人1的前端所安装的焊炬2的前端突出，从而校正进行电弧焊时的机器人1的示教位置的方法。如图1所示，机器人1为六轴多关节型机器人。

如图1所示，在机器人1上连接有按照示教程序控制机器人1的控制装置10、以及具备触摸感应功能的焊接电源20。

触摸感应功能是一种检测出在焊接母材X接触有焊丝3的功能，并且利用设置在焊炬2的伺服马达4来驱动焊丝3。

具体来说，触摸感应功能为，在焊丝3没有接触到焊接母材X时，通过伺服马达4的工作，向前输送焊丝3从而使突出量增大，当焊丝3接触到焊接母材X时，向基端侧缩回焊丝3直到接触消除的位置为止，从而使突出量降低。然后，在将焊丝3缩回到基端侧的各位置中，焊接电源20向控制装置10输出焊丝3的突出量。

本实施方式的示教位置校正方法例如以如下的事项为前提：如图2所示，重叠两张平板状的焊接母材X，并利用未图示的固定夹具固定在桌子上，如图3所示，沿着当沿一个焊接母材X的端边缘进行角焊时的焊接路径，示教多个示教位置。在通过机器人1的工作使焊炬2按照多个示教位置移动的同时进行电弧焊的情况下，即使利用同一固定夹具固定同样的焊接母材X，因固定时的焊接母材X的位置偏移、焊接母材X自身的尺寸误差等，有时也会产生焊接路径产生偏移的情况。

本实施方式的示教位置校正方法为，在焊接母材X固定于固定夹具的状态下，事先实施实际焊接的方法，例如，对于沿着焊接路径设定的多个示教位置的全部示教位置，分别进行校正动作。如图4所示，校正动作为，首先，初始化n(步骤S1)，针对第一示教位置，在沿着与焊接路径相交的方向隔着示教位置的两侧，生成校正起点和校正终点(步骤S2)。如图5所示，校正起点和校正终点为，在经过示教位置的直线(检测路径)上，隔开预定的距离进行设定。

从焊炬2的前端的预定量，例如，将突出15mm的焊丝3的前端位置预先设定为成为机器人1的动作的基准的工具前端点。

如图6至9所示，控制装置10，维持成为焊丝3与焊接母材X的表面正交的方向的焊炬2的姿态的同时，使焊炬2沿检测路径从生成的校正起点移动到校正终点，在此期间内，焊接电源20根据触摸感应功能使焊丝3出没，如图6所示，通过检测自工具前端点起的焊丝3的移动量L，来检测表面位置。

即，首先，向校正起点移动(步骤S3)，使工具前端点沿检测路径朝向校正终点移动的同时，进行触摸感应(步骤S4)。由此，在检测路径上，在焊丝3未接触焊接母材X的位置能够使焊丝3突出，另一方面，当焊丝3接触有焊接母材X时，将焊丝3缩回至未接触的位置为止。

在焊接母材X的表面形状为平坦的部分，焊丝3的移动量L的变化量(绝对值)ΔL非常小，在焊接母材X有台阶的部分，如图8所示，焊丝3的移动量L的变化量ΔL变大。并且，将当缩回焊丝3时的焊丝3自工具前端点起的移动量L，发送至控制装置10(步骤S5)。

当从焊接电源20发送过来焊丝3的移动量L时，控制装置10将当时的工具前端点的坐标与发送过来的移动量L关联并进行存储(步骤S6)，判定移动量L的绝对值是否大于第一阈值(步骤S7)。第一阈值为工具前端点的焊丝3的容许移动量。容许移动量例如是15mm。

当步骤S6中的判定结果为，移动量L大于第一阈值的情况下，控制装置10通知异常(步骤S8)，并结束处理。通知方法可以是在画面表示移动量、或者发出警报等任意方法。

当步骤S6中的判定结果为，在移动量L在第一阈值以下的情况下，判定工具前端点是否位于校正终点的位置(步骤S9)，若不位于校正终点的位置，则重复自步骤S4起的工序。

在步骤S8中位于校正终点的位置的情况下，结束沿检测路径的焊接母材X的轮廓的检测。

因此，基于检测出的轮廓，控制装置10检测焊接母材X的台阶位置。即，判定自校正起点起的检测路径中的焊丝3的移动量L的变化量ΔL是否超过了第二阈值(步骤S10)。变化量ΔL的最大值小于第二阈值的情况下，可知焊接母材X的表面沿检测路径几乎平坦。

另外，在检测路径的途中，当焊丝3的移动量L超过第二阈值的情况下，可知在该位置的焊接母材X的表面存在焊接母材X的板厚以上的台阶。基于对应于该位置而存储的工具前端点的坐标和焊丝的移动量L，校正示教位置(步骤S11)。

即，沿检测路径检测焊接母材X的轮廓，由此高精度检测出焊接母材X的台阶位置，即，与一个焊接母材X的表面重叠的另一个焊接母材X的端边缘，进行角焊的焊接路径。然后，基于检测出预先示教的示教位置的焊接路径，置换为计算出的新示教位置。

并且，判定是否对全部示教位置进行了校正处理(步骤S12)，在对全部示教位置进行了校正处理的情况下结束处理，在对全部示教位置尚未结束校正处理的情况下，使n加一(步骤S13)，并重复自步骤S2起的工序。

如此，根据本实施方式的示教位置校正方法，在焊接母材X固定在固定夹具的状态下，基于事先检测出的焊接母材X的轮廓在实际的焊接中校正示教位置，因此当焊接母材X作为整体进行旋转的状态下利用固定夹具进行固定时，或者当因焊接母材X的自身的形状的误差，在焊接母材X的端边缘和示教出的焊接路径之间的产生偏移时，也能够与实际焊接母材X的端边缘的位置配合并高精度地校正焊接路径上的各示教位置。

另外，根据本实施方式，当检测轮廓时，焊丝3维持在与焊接母材X的表面正交的方向，因此检测出的工具前端点沿着焊接母材X的表面的方向的坐标、与焊丝3的前端的坐标几乎一致。而且，基于自工具前端位置起的焊丝3的移动量L来校正示教位置，因此基于检测出的工具前端点在焊接母材X的表面正交的方向的坐标、和焊丝的移动量L，能够容易地计算焊丝3的前端在与焊接母材X的表面正交的方向上的坐标。

即，根据本实施方式，能够三维高精度地检测焊接母材X的位置偏移以及因形状误差产生的偏移，具有能够三维高精度地校正示教位置的优点。尤其是，对于焊接母材X的形状的误差部分变大的情况，按照实际的焊接母材X的形状，能够高精度焊接。

而且，在焊丝3的移动量L超过了第一阈值的情况下，通知其情况，并结束处理，因此焊接母材X发生较大的偏移而被固定、或者焊接母材X的形状误差过于大的情况下，能够从焊接对象中排除。

而且，作为第二阈值，设定为焊接母材X的板厚尺寸，因此当通过触摸感应功能检测出的台阶的大小ΔL超过板厚尺寸T的情况下，如图10所示，还可以检测两个焊接母材X之间存在的间隙。在此情况下，作为电弧焊时的焊接条件，还可以设定为适合具有间隙的焊接母材X的角焊的焊接条件。

另外，在本实施方式的示教位置校正方法中，虽然基于沿检测路径从校正起点到校正终点检测的轮廓来校正了示教位置，但是取而代之，还可以从校正起点检测轮廓，在检测出台阶的时刻结束轮廓的检测处理。由此，能够缩短检测轮廓的时间。

并且，虽然在与焊接路径正交的方向设定了检测路径，但是取而代之，还可以在与焊接路径任意角度相交的方向设定检测路径。

另外，工具前端点以及移动容许量也可以采用15mm以外的任意的值。

并且，焊接电源20具备触摸感应功能，并控制焊炬2所具备的伺服马达4来使焊丝3移动，但是还可以是，由机器人1的附加轴构成使焊丝3移动的伺服马达4，并基于利用焊接电源20的触摸感应功能检测出的焊丝3向焊接母材X的接触检测信号，控制装置10控制伺服马达4。

并且，在本实施方式中，对于沿焊接路径示教出的所有示教位置，设定检测路径并进行校正，但是取而代之，还可以是，当仅校正焊接母材X整体的角度偏移的情况下，在沿焊接路径远离的两个地点检测轮廓从而求出更正确的示教位置，并基于求出的示教位置之间的角度，校正焊接母材X的角度偏移。

Claims (4)

1.一种示教位置校正方法，其特征在于，

针对沿焊接母材的焊接路径设定的多个示教位置，分别在与所述焊接路径相交的方向上隔着所述示教位置的位置，生成校正起点以及校正终点，

沿着从生成的各所述校正起点朝向各所述校正终点的检测路径，在移动使焊丝突出的焊炬的同时，进行触摸感应，从而检测沿所述检测路径的所述焊接母材的轮廓，

基于检测出的该轮廓，校正所述示教位置。

2.根据权利要求1所述的示教位置校正方法，其特征在于，

将从所述焊炬的前端突出预定量的所述焊丝的前端位置，设定为工具前端点，

所述触摸感应如下进行，重复进行在未检测出所述焊丝和所述焊接母材的接触时使所述焊丝突出、且在检测出所述焊丝和所述焊接母材的接触时缩回所述焊丝的动作，并记录在检测出所述焊丝和所述焊接母材的接触的时刻的所述工具前端点的坐标以及自该工具前端点起的所述焊丝的移动量。

3.根据权利要求2所述的示教位置校正方法，其特征在于，

当通过所述触摸感应记录的所述焊丝的移动量的绝对值大于第一阈值时，通知该情况。

4.根据权利要求3所述的示教位置校正方法，其特征在于，

当通过所述触摸感应记录的所述焊丝的移动量的绝对值在所述第一阈值以下且大于第二阈值时，判定为检测出所述焊接路径，并基于当时的所述工具前端点的坐标以及自该工具前端点起的所述焊丝的移动量，校正所述示教位置。

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