CN112775526A

CN112775526A - 粘丝检测装置和电弧焊机器人系统

Info

Publication number: CN112775526A
Application number: CN202011240343.7A
Authority: CN
Inventors: 松田雄一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-05-11
Also published as: DE102020213486A1; JP2021074755A; US11819961B2; JP7414478B2; US20210138571A1

Abstract

本发明提供一种粘丝检测装置和电弧焊机器人系统，能够更可靠地判断在电弧焊中焊丝与工件有无粘丝。一种粘丝检测装置，检测配置于电弧焊机器人的焊丝与工件有无粘丝，所述粘丝检测装置具备：第一粘丝检测部，其基于施加到焊丝与工件之间的电压的电压值来检测有无粘丝；以及第二粘丝检测部，其基于第一粘丝检测部的检测结果和电压值来确定有无粘丝。

Description

粘丝检测装置和电弧焊机器人系统

技术领域

本发明涉及一种粘丝检测装置和电弧焊机器人系统。

背景技术

关于电弧焊，从焊接电源装置向被焊炬支承的焊丝与作为焊接母材的工件之间施加焊接用电压来产生电弧，从而使焊丝熔化进行焊接。在通过机器人动作进行电弧焊的情况下，在针对工件的一个焊接位置的焊接结束之后，通过电弧焊机器人的动作使焊丝离开工件并向工件的下一个焊接位置移动。

在焊接结束后通过电弧焊机器人移动焊丝时，有时发生因焊接而熔接于工件的熔融金属(焊道)与焊丝的前端仍相连的“粘丝”这样的现象。如果电弧焊机器人在焊丝与工件仍熔接着的状态下移动，则焊炬与焊丝发生干扰，从而焊炬可能损伤。因此，以往设置成在焊接结束后向焊丝和工件施加固定的电压并且通过粘丝检测电路来测定电压值，由此判断焊丝与工件有无粘丝(例如，参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-245638号公报

发明内容

发明要解决的问题

一般地，在焊接电源装置中，将焊丝连接于正(+)电极，将工件连接于负(-)电极。粘丝检测电路在判断有无粘丝的情况下，对施加到焊丝和工件的粘丝检测用电压(例如20V)的电压值进行监视。在焊丝与工件发生了粘丝的情况下，焊丝经由工件而被接地，因此电压值降低至接近0V。粘丝检测电路在探测到电压值降低至接近0V时，向机器人控制装置发送粘丝检测信号。另一方面，在焊丝与工件没有发生粘丝的情况下，焊丝与工件分离，因此电压值没有变化。因而，粘丝检测电路不向机器人控制装置发送粘丝检测信号。机器人控制装置在接收到来自粘丝检测电路的粘丝检测信号的情况下，判断为“有粘丝”而使机器人动作停止，机器人控制装置在规定的粘丝检测时间内没有接收到粘丝检测信号的情况下，判断为“无粘丝”并使电弧焊机器人进入到下一个焊接动作。

然而，机器人控制装置仅仅是通过有无来自粘丝检测电路的粘丝检测信号来判断有无粘丝，因此粘丝检测的可靠性存在问题。即，例如在因粘丝检测电路的故障而没有正常发送粘丝检测信号的情况下，即使实际发生了粘丝，机器人控制装置也判断为“无粘丝”，会导致在焊丝与工件仍熔接着的状态下使电弧焊机器人进入到下一个焊接动作。因而，期望能够更可靠地判断焊丝与工件有无粘丝。

用于解决问题的方案

本公开的一个方式是，一种粘丝检测装置，检测配置于电弧焊机器人的焊丝与工件有无粘丝，所述粘丝检测装置具备：第一粘丝检测部，其基于电压值来检测有无粘丝，该电压值是检测施加到所述焊丝和所述工件的电压而得到的值；以及第二粘丝检测部，其基于所述第一粘丝检测部的检测结果和所述电压值来确定有无粘丝。

本公开的另一个方式是，一种电弧焊机器人系统，具备：电弧焊机器人，其具有焊丝；机器人控制装置，其对所述电弧焊机器人进行控制；焊接电源装置，其对所述焊丝与工件之间施加电压；以及粘丝检测装置，其检测所述焊丝与所述工件有无粘丝，所述粘丝检测装置具有：第一粘丝检测部，其基于电压值来检测有无粘丝，该电压值是检测施加到所述焊丝和所述工件的电压而得到的值；以及第二粘丝检测部，其基于所述第一粘丝检测部的检测结果和所述电压值来确定有无粘丝。

发明的效果

根据本公开的一个方式，能够更可靠地判断在电弧焊中焊丝与工件有无粘丝。

附图说明

图1是示出电弧焊机器人系统的一个实施方式的概要图。

图2是示出电弧焊机器人系统中的焊接电源装置的一个实施方式的功能框图。

图3是示出电弧焊机器人系统中的机器人控制装置的一个实施方式的功能框图。

图4是示出粘丝检测时的电弧焊机器人系统中的焊接电源装置的动作的一个实施方式的流程图。

图5是示出粘丝检测时的电弧焊机器人系统中的机器人控制装置的动作的一个实施方式的流程图。

附图标记说明

1：电弧焊机器人系统；2：电弧焊机器人；3：焊接电源装置；4：机器人控制装置；5：粘丝检测装置；26：焊丝；32：第一粘丝检测部；43：第二粘丝检测部；100：工件。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本公开的实施方式。图1是示出电弧焊机器人系统的一个实施方式的概要图。图2是电弧焊机器人系统的一个实施方式中的焊接电源装置的功能框图。图3是电弧焊机器人系统的一个实施方式中的机器人控制装置的功能框图。

电弧焊机器人系统1是能够自动地执行使焊炬25沿着规定的焊接路径移动的焊接动作以对被工件支承台101支承的作为焊接母材的工件100进行电弧焊的系统。本实施方式所示的电弧焊机器人系统1具备电弧焊机器人2、对后述的焊丝26施加电压的焊接电源装置3以及对电弧焊机器人2进行控制的机器人控制装置4。焊接电源装置3和机器人控制装置4以能够通过信号线相互发送和接收信号的方式电连接。

电弧焊机器人2是具有多个臂部24的多关节机器人，且经由旋转部22设置在基部21上，多个臂部24被连结成能够通过由伺服电动机等构成的多个关节部23来进行转动。焊炬25被安装于臂部24的前端。电弧焊机器人2能够通过使旋转部22和各关节部23转动，来自由地变更焊炬25相对于工件100的位置和姿势。

焊炬25以使从电弧焊机器人2的外部送给到焊炬25的焊丝26从焊炬25的前端以规定长度突出的方式对焊丝26进行支承。焊丝26经由导线3a电连接于焊接电源装置3的正(+)电极。工件100经由导线3b电连接于焊接电源装置3的负(-)电极。

焊接电源装置3经由导线3a、3b对电弧焊机器人2的焊丝26和工件100进行焊接动作用电压和粘丝检测用电压的供电，并且进行粘丝检测动作中的一部分动作。如图2所示，本实施方式所示的焊接电源装置3至少具有电压输出部31和第一粘丝检测部32。

电压输出部31具有下面的第一功能、第二功能以及第三功能这至少三个功能。第一功能是基于从机器人控制装置4接收到的焊接动作指令信号来对焊丝26和工件100施加焊接用电压的功能。第二功能是基于从机器人控制装置4接收到的粘丝检测动作指令信号来对焊丝26和工件100施加粘丝检测用电压的功能。第三功能是对施加到焊丝26和工件100的粘丝检测用电压进行检测来监视该检测出的电压值、并且将该电压值的信息分别向第一粘丝检测部32和机器人控制装置4的第二粘丝检测部43发送的功能。在接收到焊接动作指令信号的期间对焊丝26和工件100施加焊接用电压。在接收到粘丝检测动作指令信号的期间对焊丝26和工件100施加粘丝检测用电压。

第一粘丝检测部32至少具有以下功能：基于从机器人控制装置4接收到的粘丝检测动作指令信号来执行规定的粘丝检测动作，在检测出粘丝的情况下，向第二粘丝检测部43发送表示有粘丝的粘丝检测信号。第一粘丝检测部32进行的粘丝检测动作是与以往的粘丝检测电路同样的动作。即，第一粘丝检测部32通过监视粘丝检测用电压的电压值是否降低且低于阈值来检测有无粘丝。

机器人控制装置4综合控制电弧焊机器人2的动作。如图3所示，本实施方式所示的机器人控制装置4至少具有焊接指令部41、动作指令部42、第二粘丝检测部43以及显示部44。

焊接指令部41至少具有对焊接电源装置3发送焊接指令信号的功能，该焊接指令信号用于指示向焊丝26和工件100施加用于电弧焊的焊接用电压。接收到焊接指令信号的焊接电源装置3经由导线3a、3b将焊接用电压施加到焊丝26和工件100。

动作指令部42至少具有对电弧焊机器人2发送使其进行用于电弧焊的机器人动作的机器人动作指令信号的功能、以及对焊接电源装置3发送用于粘丝检测的粘丝检测动作指令信号的功能。接收到机器人动作指令信号的电弧焊机器人2进行使焊炬25沿着规定的焊接路径移动的焊接动作等机器人动作。接收到粘丝检测动作指令信号的焊接电源装置3经由导线3a、3b将粘丝检测用电压施加到焊丝26和工件100。

第二粘丝检测部43具有以下功能：基于作为第一粘丝检测部32的检测结果的粘丝检测信号的接收的有无和从焊接电源装置3接收到的粘丝检测用电压的电压值，来确定有无粘丝。第二粘丝检测部43进行的有无粘丝的确定是电弧焊机器人系统1中的有无粘丝的最终判断。第二粘丝检测部43在进行了有无粘丝的最终判断的情况下，对焊接电源装置3发送用于指示粘丝检测动作结束的信号。

在第二粘丝检测部43的确定结果为“无粘丝”的情况下，第二粘丝检测部43对动作指令部42发送用于指示进入下一个焊接动作的信号。由此，动作指令部42对电弧焊机器人2发送机器人动作指令信号，使电弧焊机器人2执行用于进入到下一个焊接动作的机器人动作。另一方面，在第二粘丝检测部43的确定结果为“有粘丝”的情况下，第二粘丝检测部43对动作指令部42发送用于指示机器人动作的停止的信号。由此，动作指令部42使电弧焊机器人2的机器人动作停止。

显示部44以能够视觉识别的方式向作业者显示与电弧焊机器人2的机器人动作有关的各种信息、有无粘丝的结果、系统错误等警告信息等。一般来说，显示部44由液晶显示器等显示装置构成，设置于机器人控制装置4的框体表面。显示部44也可以还具有通过扬声器来进行声音显示的功能。

在本实施方式的电弧焊机器人系统1中，通过设置于焊接电源装置3的第一粘丝检测部32和设置于机器人控制装置4的第二粘丝检测部43来构成粘丝检测装置5。即，本实施方式的粘丝检测装置5通过将第一粘丝检测部32和第二粘丝检测部43分离配置于焊接电源装置3和机器人控制装置4中并且经由信号线电连接来构成。由此，粘丝检测处理被进行双重化，即使在第一粘丝检测部32和第二粘丝检测部43中的任一个产生了问题的情况下，也能够通过另一方的粘丝检测部来检测粘丝。

接着，参照图4和图5来说明电弧焊机器人系统1中的具体的粘丝检测动作。图4是示出粘丝检测时的电弧焊机器人系统中的焊接电源装置的动作的一个实施方式的流程图。图5是示出粘丝检测时的电弧焊机器人系统中的机器人控制装置的动作的一个实施方式的流程图。

如图4所示，在电弧焊机器人2对工件100的一个焊接位置的焊接结束之后，机器人控制装置4的动作指令部42对焊接电源装置3发送粘丝检测动作指令信号(粘丝检测动作指令：ON)，由此开始进行粘丝检测动作。接收到粘丝检测动作指令信号的焊接电源装置3通过电压输出部31来对焊丝26和工件100施加规定的粘丝检测用电压(粘丝检测用电压：ON)。粘丝检测用电压例如为20V。与此同时，焊接电源装置3通过第一粘丝检测部32来启动设定规定的粘丝检测时间的未图示的计时器(粘丝检测时间：ON)，开始进行粘丝检测时间的计数(S101)。粘丝检测时间例如为1秒。

当对焊丝26和工件100施加了粘丝检测用电压时，电压输出部31检测施加到焊丝26和工件100的粘丝检测用电压的电压值。第一粘丝检测部32对该电压值进行监视，并将该电压值与预先设定的阈值进行比较。由此，第一粘丝检测部32判定电压值是否低于阈值(S102)。阈值被设定为比在实际发生了粘丝的情况下检测出的电压值即接近0V的电压值稍大的值。

在发生了粘丝的情况下，焊丝26经由工件100而被接地，因此电压值降低至接近0V且低于阈值。第一粘丝检测部32在粘丝检测时间内检测出电压值低于阈值的情况下，将表示有粘丝的粘丝检测信号向机器人控制装置4发送(S103)。

在粘丝检测信号发送后，焊接电源装置3使动作待机直到从机器人控制装置4接收到用于指示粘丝检测动作结束的信号(粘丝检测动作指令：OFF)(S104)。在接收到该信号后，焊接电源装置3使电压输出部31进行的粘丝检测用电压的施加停止(粘丝检测用电压：OFF)，结束粘丝检测动作(S105)。

在步骤S102中，在即使粘丝检测时间结束也没有检测出低于阈值的情况下，焊接电源装置3不由第一粘丝检测部32向机器人控制装置4发送粘丝检测信号，而进入到步骤S104的处理。

另一方面，在机器人控制装置4中，如图5所示，动作指令部42对焊接电源装置3发送粘丝检测动作指令信号(粘丝检测动作指令：ON)，与此同时，第二粘丝检测部43与第一粘丝检测部32同样地启动设定粘丝检测时间(例如1秒)的未图示的计时器(粘丝检测时间：ON)，开始进行粘丝检测时间的计数(S201)。

在此期间，第二粘丝检测部43对从焊接电源装置3发送的粘丝检测用电压的电压值进行监视，并将该电压值与预先设定的阈值进行比较。在第二粘丝检测部43中设定的阈值可以与在第一粘丝检测部32中设定的阈值相同。另外，第二粘丝检测部43的计时器与第一粘丝检测部32的计时器同步。对粘丝检测时间进行计数的计时器也可以构成为仅设置于第一粘丝检测部32和第二粘丝检测部43中的任一个粘丝检测部中，在第一粘丝检测部32和第二粘丝检测部43中共用该计时器来进行计数。

在粘丝检测动作开始后，第二粘丝检测部43判定是否在粘丝检测时间内从第一粘丝检测部32接收到粘丝检测信号(S202)。在粘丝检测时间内接收到粘丝检测信号的情况下，第二粘丝检测部43立刻确定“有粘丝”。当在第二粘丝检测部43中确定“有粘丝”时，机器人控制装置4通过动作指令部42来对焊接电源装置3发送用于指示粘丝检测动作结束的信号(粘丝检测动作指令：OFF)(S203)。

之后，机器人控制装置4通过显示部44进行表示发生了粘丝的显示，并且通过动作指令部42使机器人动作停止(S204)。之后，第二粘丝检测部43进行的粘丝检测动作结束。

在步骤S202中，在即使粘丝检测时间结束也没有接收到粘丝检测信号的情况下，第二粘丝检测部43判定从粘丝检测动作开始时起监视的粘丝检测用电压的电压值是否在粘丝检测时间内低于阈值(S205)。在电压值没有低于阈值的情况下，第二粘丝检测部43确定“无粘丝”。当在第二粘丝检测部43中确定“无粘丝”时，机器人控制装置4通过动作指令部42来对焊接电源装置3发送用于指示粘丝检测动作结束的信号(粘丝检测动作指令：OFF)(S206)。

之后，机器人控制装置4通过动作指令部42来对电弧焊机器人2输出机器人动作指令信号以进入到下一个焊接动作(S207)。之后，第二粘丝检测部43进行的粘丝检测动作结束。

在步骤S205中，在粘丝检测时间内电压值低于阈值的情况下、即在电压值的变化表示发生了粘丝的情况下，进入到步骤S203的处理。即，第二粘丝检测部43即使在粘丝检测时间内没有从第一粘丝检测部32接收到粘丝检测信号，也与在步骤S202中在粘丝检测时间内接收到粘丝检测信号的情况同样地确定“有粘丝”，并结束粘丝检测动作。

像这样，第二粘丝检测部43与第一粘丝检测部32独立地监视电压值，因此即使在没有从第一粘丝检测部32接收到表示有粘丝的粘丝检测信号的情况下、即在第一粘丝检测部32的检测结果为无粘丝的情况下，也能够通过第二粘丝检测部43检测出“有粘丝”。因而，根据具备该粘丝检测装置5的电弧焊机器人系统1，例如即使在系统运转中第一粘丝检测部32发生了没有正常发送粘丝检测信号那样的故障的情况下，也能够判断有无粘丝，因此能够更可靠地判断在电弧焊中焊丝26与工件100有无粘丝。

另外，在从第一粘丝检测部32接收到表示有粘丝的粘丝检测信号的情况下，第二粘丝检测部43一定确定“有粘丝”，因此机器人控制装置4能够迅速地使机器人动作停止。因而，可靠地避免焊炬25损伤的可能。

Claims

1.一种粘丝检测装置，检测配置于电弧焊机器人的焊丝与工件有无粘丝，所述粘丝检测装置具备：

第一粘丝检测部，其基于电压值来检测有无粘丝，该电压值是检测施加到所述焊丝和所述工件的电压而得到的值；以及

第二粘丝检测部，其基于所述第一粘丝检测部的检测结果和所述电压值来确定有无粘丝。

2.根据权利要求1所述的粘丝检测装置，其中，

在所述第一粘丝检测部的检测结果为有粘丝的情况下，所述第二粘丝检测部确定有粘丝，

在所述第一粘丝检测部的检测结果为无粘丝且检测出所述电压值低于阈值的情况下，所述第二粘丝检测部确定有粘丝。

3.根据权利要求1所述的粘丝检测装置，其中，

在所述第一粘丝检测部的检测结果为有粘丝且检测出所述电压值低于阈值的情况下，所述第二粘丝检测部确定有粘丝，

在所述第一粘丝检测部的检测结果为有粘丝且没有检测出所述电压值低于阈值的情况下、或者在所述第一粘丝检测部的检测结果为无粘丝且检测出所述电压值低于阈值的情况下，所述第二粘丝检测部确定发生错误。

4.一种电弧焊机器人系统，具备：

电弧焊机器人，其具有焊丝；

机器人控制装置，其对所述电弧焊机器人进行控制；

焊接电源装置，其对所述焊丝与工件之间施加电压；以及

粘丝检测装置，其检测所述焊丝与所述工件有无粘丝，

所述粘丝检测装置具有：

5.根据权利要求4所述的电弧焊机器人系统，其中，

6.根据权利要求4所述的电弧焊机器人系统，其中，

7.根据权利要求4～6中的任一项所述的电弧焊机器人系统，其中，

所述第一粘丝检测部设置于所述焊接电源装置，

所述第二粘丝检测部设置于所述机器人控制装置。