CN112008218A

CN112008218A - 点焊系统

Info

Publication number: CN112008218A
Application number: CN202010448238.6A
Authority: CN
Inventors: 万巴克·阮; 吉田茂夫; 天方康裕
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2040-05-25
Also published as: US20200376588A1; CN112008218B; JP2020196024A; JP7201537B2; DE102020113610A1; US11351626B2

Abstract

本发明涉及一种点焊系统(1)，其具备：点焊枪(2)，其具有包含可动电极(7)的可动部(8)和驱动可动部(8)的驱动部(9)；控制部(4)，其控制驱动部(9)；加压力传感器(5)，其测量点焊枪(2)的可动电极(7)所引起的加压力；以及自重计算部(17)，其在改变可动电极(7)的移动方向的点焊枪(2)的不同的两个姿态中，基于由加压力传感器(5)检测出来的加压力，计算可动部(8)的自重，控制部(4)，当测量通过自重计算部(17)计算可动部(8)的自重时使用的加压力时，在控制信号重叠颤振信号而控制驱动部(9)，在计算出自重后，基于计算出的自重对控制信号进行校正。

Description

点焊系统

技术领域

本发明涉及一种点焊系统。

背景技术

已知有一种点焊系统，其将点焊枪从第一姿态仅旋转角度θ时，计算在第一姿态中测定的加压力、和在角度θ的姿态中测定的加压力之间的变化量δ，预先存储变化量δ与角度θ的相关关系(例如，参照专利文献1。)。

在改变点焊枪的姿态时，读取与其姿态中的角度θ对应而存储的变化量δ，并对加压力指令进行校正，由此，与点焊枪的姿态无关地，能够以均匀的加压力进行点焊。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-87663号公报

发明内容

发明要解决的问题

在点焊枪中，实际上在机构部发生静摩擦，静摩擦力变化，因此，为了高精度地计算用于校正的加压力的变化量δ，期望高精度地测定加压力。

用于解决问题的方案

本发明的一方式是一种点焊系统，其具备：点焊枪，其具有包含可动电极的可动部和驱动该可动部的驱动部；控制部，其控制上述驱动部；加压力传感器，其测量上述点焊枪的上述可动电极所引起的加压力；以及自重计算部，其在改变上述可动电极的移动方向的上述点焊枪的不同的两个姿态中，基于由上述加压力传感器检测的上述加压力，计算上述可动部的自重，上述控制部，当测量由上述自重计算部计算上述可动部的上述自重时使用的上述加压力时，在控制信号重叠颤振信号而控制上述驱动部，在计算出上述自重后，基于计算出的上述自重对上述控制信号进行校正。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的点焊系统的整体结构图。

图2是示出在图1的点焊系统的正常运转模式中向点焊枪的驱动部供给的加压指令信号的一例的图。

图3是示出在图1的点焊系统的自重测量模式中向点焊枪的驱动部供给的加压指令信号的一例的图。

图4是示出图3的自重测量模式中的点焊枪的第一姿态的一例的图。

图5是示出图3的自重测量模式中的点焊枪的第二姿态的一例的图。

附图标记说明：

1 点焊系统

2 点焊枪

4 控制装置(控制部)

5 加压力传感器

7 可动焊接电极头(可动电极)

8 可动部

9 驱动部

17 自重计算部

W 自重

Y 加压力值

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式的点焊系统1进行说明。

本实施方式的点焊系统1具备：点焊枪2、安装点焊枪2的机器人3、与机器人3连接的控制装置(控制部)4、以及测量由点焊枪2引起的加压力的加压力传感器5。

例如如图1所示，点焊枪2具备：固定焊接电极头6、可动焊接电极头(可动电极)7、以及将包含可动焊接电极头7的可动部8向单轴方向驱动的驱动部9，并且点焊枪2整体具有大致C形状。

点焊枪2是伺服枪，驱动部9具备：伺服马达10、通过伺服马达10的驱动力能够旋转的未图示的滚珠丝杠、以及固定于与滚珠丝杠啮合的可动部8的未图示的螺母。

点焊枪2通过驱动伺服马达10使可动焊接电极头7移动，开闭固定焊接电极头6与可动焊接电极头7的间隙，在两电极头6、7间隔着被焊接物进行加压。在该状态下，通过在两电极头6、7间流动电流，从而对被焊接物进行点焊。

例如，机器人3为6轴多关节型机器人。如图1所示，机器人3具备：设置于地面F的基座11、以及可以围绕竖直的第一轴线A相对于基座11旋转的回转体12。另外，机器人3具备：可以围绕水平的第二轴线B相对于回转体12旋转的第一臂13、在第一臂13的前端可以围绕与第二轴线B平行的第3轴线C旋转的第二臂14、以及支撑于第二臂14的前端的3轴的手腕单元15。

通过在机器人3的手腕单元15的前端安装点焊枪2，通过机器人3的工作，可以任意地改变点焊枪2的位置及姿态。

控制装置4具备控制信号生成部16，所述控制信号生成部16控制机器人3，并且将点焊枪2的伺服马达10作为附加轴进行控制。

另外，控制装置4具备：自重计算部17、和存储计算出来的自重的存储部18，该自重计算部17基于来自加压力传感器5的输出及来自控制信号生成部16的手腕单元15的各轴的角度信息，计算点焊枪2的可动部8的自重。

加压力传感器5配置于在自重测量时被固定焊接电极头6和可动焊接电极头7之间夹持的位置，测量通过驱动部9的工作而从两电极头6、7受到的加压力。

具体而言，控制装置4具备模式切换部19，该模式切换部19对可由用户选择的自重测量模式和正常动作模式进行切换。例如，模式的选择，可以通过操作示教器或操作盘的开关等输入部20而进行。

加压力传感器5配置于固定焊接电极头6和可动焊接电极头7之间，当通过输入部20的操作来选择自重测量模式时，模式切换部19将控制信号生成部16切换成自重测量模式。在自重测量模式中，控制信号生成部16针对机器人3生成将点焊枪2配置在预定的第一姿态的控制信号。由控制信号生成部16生成的控制信号，输入到构成点焊枪2的驱动部9的伺服马达10。

该自重测量模式中的控制信号，在将点焊枪2配置于预定的姿态的状态下，例如配置于可动焊接电极头7朝向竖直下方对被焊接物进行加压的姿态的状态下，将颤振信号重叠于驱动部9供给于伺服马达10的指令信号(基准加压力指令：控制信号)。例如如图2所示，基准加压力指令是作为目标值X以台阶状变化、且未重叠有颤振信号的信号。

在未重叠有颤振信号的情况下，由加压力传感器5测量的实际的加压力的响应波形，由于静摩擦的影响而未达到基准加压力指令的目标值X，最终值为Y＜X，留有偏差。

与此相对，如图3所示，在自重测量模式中的指令信号中，重叠有颤振信号。颤振信号，自加压力传感器5所检测的加压力的测量值上升后经过预定时间后起，与基准加压力指令重叠。

例如，作为开始重叠颤振信号的预定时间，设定为，在不重叠颤振信号而进行加压的情况下的、在图2所示的加压力值的响应中，成为所稳定的加压力值Y的75％以上且小于85％的时间，优选设定为，成为所稳定的加压力值Y的80％的时刻的时间Δt1。

颤振信号使用周期信号。例如，可以使用振幅A且频率f的正弦波。关于振幅A，可以根据可动部8从静止状态开始移动所需的力的大小而确定。关于频率f，可以设定为接近点焊枪2的固有频率的频率。

另外，颤振信号，在由加压力传感器5检测的加压力稳定的时刻，停止对基准加压力指令的重叠。即，如图3所示，颤振信号仅在从基准加压力指令的上升后的从Δt1至Δt2为止的期间，与基准加压力指令重叠。

关于时间Δt1、Δt2，可以基于通过预先准备的实验获得的响应波形预先设定。

然后，将稳定后的加压力值从加压力传感器5发送至自重计算部17。与此同时，将手腕单元15的各轴的角度也发送至自重计算部17，将其与加压力值关联并临时存储。

接下来，控制信号生成部16对机器人3生成将点焊枪2配置于与第一姿态不同的预定的第二姿态的控制信号。在该情况下生成的控制信号，是对与在第一姿态中生成的控制信号相同的基准加压力指令中，仅在相同期间重叠了相同的颤振信号的信号。将所生成的控制信号输入到构成点焊枪2的驱动部9的伺服马达10。

自重计算部17，基于在点焊枪2的两个不同的姿态中测量的两组加压力值和手腕单元15的角度，计算点焊枪2的可动部8的自重。

例如，如图4所示，在第一姿态中，可动部8的移动方向，相对于竖直下方在竖直平面内为角度θ1，加压力值为F1。另外，如图5所示，在第二姿态中，可动部8的移动方向，相对于竖直下方在竖直平面内为角度θ2，加压力值为F2。

角度θ1、θ2可以基于手腕单元15的各轴的角度计算。由加压力传感器5检测的加压力值F1，F2，是利用驱动部9的加压力指令值Z与可动部8的自重W在移动方向的成分之间的合力。

因此，成立以下的关系式。

F1＝Z+Wcosθ1

F2＝Z+Wcosθ2

根据上述关系式，自重计算部17通过如下公式计算可动部的自重W。

W＝(F1-F2)/(cosθ1-cosθ2)

将计算的自重W存储于存储部18。

当将自重W存储于存储部18后，通过输入部20的操作选择正常运转模式时，模式切换部19将控制信号生成部16切换至正常运转模式。在正常运转模式，控制信号生成部16对机器人3生成按照预先示教的程序的控制信号并输出，对点焊枪2的驱动部9的伺服马达10，基于各焊接点的点焊枪2的姿态和存储于存储部18的自重W，生成校正后的加压力指令值Z。

加压力指令值Z利用下式进行校正。

Z＝Z0-Wcosθ

此处，Z0为期望的加压力值、θ为竖直平面内中的可动部8的移动方向的距竖直下方的角度。

将由控制信号生成部16生成的控制信号，分别输入至机器人3及构成点焊枪2的驱动部9的伺服马达10。

在正常运转模式中，向点焊枪2输出的控制信号中不包含颤振信号。

根据如此构成的本实施方式的点焊系统1，通过选择自重测量模式，将重叠有颤振信号的控制信号，向点焊枪2的驱动部9供给。由此，可以降低静摩擦的影响，并高精度地测量驱动部9产生的加压力。因此，具有下述优点：可以利用高精度地测量的加压力，计算点焊枪2的可动部8的自重W。

另外，在本实施方式中，颤振信号对加压力指令值Z的重叠限定于从加压力值的响应的上升后经过预定时间后。在上升后预定时间内，驱动部9不会停止而不发生静摩擦，因此，不需要重叠颤振信号。由此，可以缩短利用包含颤振信号的控制信号来驱动驱动部9的时间。

另外，在本实施方式中，在加压力值稳定的时刻停止颤振信号对加压力指令值Z的重叠。在加压力值稳定后，加压力值不会因颤振信号的有无而变化，因此，通过停止颤振信号的重叠，可以将基于包含颤振信号的控制信号来驱动驱动部9的时间，缩短至最小限度。

即，根据本实施方式，可以通过颤振信号的重叠减少静摩擦的影响，同时将重叠颤振信号的时间抑制为必要最小限度，将通过能够利用包含颤振信号的控制信号使驱动部9工作造成的影响，防止于未然。作为通过能够利用包含颤振信号的控制信号使驱动部9工作造成的影响，可举出例如微振磨损等问题。

而且，在本实施方式中，利用如此地降低静摩擦的影响而高精度地计算出来的可动部8的自重W，根据各焊接点的点焊枪2的姿态，对向驱动部9供给的控制信号进行校正。由此，存在下述优点：与可动部8的自重W无关地，能够以均匀的加压力对全部焊接点进行加压同时点焊，可以使焊接品质稳定。

需要说明的是，在本实施方式中，例示出C型的点焊枪2，但代替于此，也可以适用X型的点焊枪、或螺柱焊接用的点焊枪。

Claims

1.一种点焊系统，其特征在于，具备：

点焊枪，其具有包含可动电极的可动部和驱动该可动部的驱动部；

控制部，其控制所述驱动部；

加压力传感器，其测量所述点焊枪的所述可动电极所引起的加压力；以及

自重计算部，其在改变所述可动电极的移动方向的所述点焊枪的不同的两个姿态中，基于由所述加压力传感器检测的所述加压力，计算所述可动部的自重，

所述控制部，当测量由所述自重计算部计算所述可动部的所述自重时使用的所述加压力时，在控制信号重叠颤振信号而控制所述驱动部，在计算出所述自重后，基于计算出的所述自重对所述控制信号进行校正。

2.根据权利要求1所述的点焊系统，其特征在于，

所述控制部，自所述加压力传感器所检测的所述加压力上升后经过预定时间后起，将所述颤振信号重叠至所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的点焊系统，其特征在于，

所述预定时间，是检测出利用未重叠有所述颤振信号的控制信号的加压力值的一定的比例为止的时间。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的点焊系统，其特征在于，

所述控制部，在由所述加压力传感器检测的所述加压力稳定的时刻，停止所述颤振信号的重叠。