CN1771108A - 焊接设备 - Google Patents

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Abstract

对应于要焊接的物体的状态或焊丝的状态的至少一个的电功率被从输出控制部分(2)输出来作为用于接触判断的功率。因为通过接触判断部分(5)来检测接触状态，因此可以防止在接触时的焊丝的变形等。

Description

焊接设备
技术领域
本发明涉及一种能够检测在焊丝和焊接物体之间的触点的焊接装置。
背景技术
近些年来，可以在汽车工业等中看到，通过将焊接装置与机器人组合促进了焊接操作的自动化。
在进行机器人焊接时，因为机器人相对于焊接物体(以下称为母材(basemetal))的定位变得重要，因此使用触点检测设备(接触传感器)，所述触点检测设备检测焊丝已经与母材接触，并且根据关于此时机器人位置的信息来相对于焊接开始点进行定位或位置校正。
为此，具有触点检测设备或触点检测功能的焊接装置在检测到在焊丝和母材之间的接触时向外部输出接触信号。
作为这样的焊接装置，已知一种如此配置的焊接装置，使得共同地使用用于触点检测的电源单元和焊接电源单元(例如参见专利文件1)。
专利文件1：JP-A-2001-121264
图5示出了上述的传统焊接装置，其中，附图标号51表示焊丝；52表示用于控制要在焊丝51和母材M之间提供的焊接电流或焊接电功率的输出控制电路单元；55表示用于向输出控制电路单元52提供适当的输出命令的输出命令单元；53表示焊接电压检测单元，用于检测在焊丝51和母材之间的焊接电压；54表示焊接电流检测单元，用于检测输出的焊接电流；56表示焊接/检测切换部件，用于在焊接操作和检测操作之间进行切换；以及57表示接触确定单元，用于检测在焊丝51和母材M之间的触点。
将说明如上所述配置的焊接装置。
在检测到在焊丝51和母材M之间的触点的情况下，通过焊接/检测切换部件56向输出命令单元55提供检测的触点检测输出值。并且通过输出控制电路单元52在焊丝51和母材之间施加在检测时的预定电功率。
接触确定单元57检测由焊接电压检测单元53检测的焊接电压。当在焊丝51和母材M之间出现接触时，由焊接电压检测单元53检测的电压降低。作为电压降低的结果，接触确定单元57检测触点的状态，并且向外部输出接触信号So。
发明内容
但是，利用传统的焊接装置，在黑色水垢或油膜附着在焊接物体的表面中的情况下，在接触期间的导电性变差，因此需要施加高电压。
另外，存在这样的问题：在焊丝的直径小的情况下，如果施加高电压，则焊丝尖端由于在接触时的熔化或破裂而变形，并且由于在焊丝的突出长度的改变而导致机器人的定位或位置校正的精度下降。
本发明的目的是提供一种焊接装置，它提供对应于焊接物体和焊丝的至少一个的状态的电功率。
为了实现上述目的，按照本发明的焊接装置是这样的一种焊接装置，它包括：输出控制单元，用于控制要提供到焊丝和焊接物体的电功率；焊接电压检测单元，用于检测焊接电压；焊接电流检测单元，用于检测焊接电流；以及接触确定单元，对其输入来自焊接电压检测单元和焊接电流检测单元的至少一个的信号，并且它确定在焊丝和焊接物体之间的接触，其中，输出控制单元输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为用于接触确定的电功率。
而且，依靠这种配置，按照本发明的焊接装置使得有可能输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为用于接触确定的电功率，因此有可能防止在接触期间的焊丝的变形等。
另外，按照本发明的焊接装置还包括：机器人，用于向焊接物体的期望位置移动焊丝；机器人控制器，用于控制机器人的移动；输入装置，用于向机器人控制器输入机器人的运动，其中，从输入装置经由机器人控制器向输出控制单元输入用于输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为用于接触确定的电功率的信号。
依靠这种配置，有可能容易地设置对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率的输出。
另外，按照本发明的焊接装置具有输出切断部件，它被提供在焊丝或焊接物体和输出控制单元之间。
而且，依靠这种配置，有可能在接触确定后立即关断流过焊丝和焊接物体的输出电流。
另外，按照本发明的焊接装置具有高电压施加部件，它被提供在输出控制单元中，用于在焊丝和焊接物体之间施加高电压。
依靠这种配置，有可能施加大于由焊接装置输出的电压的电压，因此有可能改善接触检测的精度。
如上所述，按照本发明，有可能输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为用于接触确定的电功率。
为此，有可能提供一种焊接装置，它能够处理各种焊丝和焊接物体的状态，防止在焊丝和焊接物体之间接触期间的焊丝的变形等，改善在焊接期间的机器人定位或位置校正的精度，并且使得可以高质量地进行机器人焊接。
附图说明
图1是图解在按照本发明的焊接装置的第一实施例中的总体配置的图；
图2是图解在按照本发明的焊接装置的第二实施例中的总体配置的图；
图3是图解在按照本发明的焊接装置的第三实施例中的总体配置的图；
图4是图解在按照本发明的焊接装置的第四实施例中的总体配置的图；
图5是图解传统焊接装置中的配置的图。
具体实施方式
(第一实施例)
在图1中，附图标号1表示焊丝；2表示输出控制单元，用于在焊丝1和母材M之间输出电功率；3表示焊接电压检测单元，用于根据由输出控制单元2输出的电功率来检测在焊丝1和母材M之间施加的电压；4表示焊接电流检测单元，用于根据由输出控制单元2输出的电功率来检测在焊丝1和母材M之间施加的电流；5表示接触确定单元，用于通过从焊接电压检测单元3和焊接电流检测单元4的至少一个输入信号来确定在焊丝1和母材M之间的接触。
将说明如上所述配置的焊接装置的操作。
首先，在检测到在焊丝1和母材M之间的接触的情况下，输出控制单元2响应于状态信号Sc而输出对应于母材和焊丝的至少一个的状态的电功率。在焊丝1和母材彼此接触之前，焊接电压检测单元3检测在输出端无负荷状态的高电压。此时，焊接电压检测单元3仅仅检测到由于诸如电路的泄露电流而导致的很小的电流。
接着，当焊丝1和母材开始彼此接触时，由于由输出控制单元2输出的电功率，对应于被施加到焊丝1和母材的电功率的电流流动，并且在焊丝1和母材之间的电压显著下降。
另外，由焊接电压检测单元3检测的焊接电压值被由焊接电流检测单元4检测的焊接电流值相除的值、即在输出端的电阻值也示出了显著的下降。
接触确定单元5根据下述情况的任意一种来检测在焊丝1和母材之间的接触：当在所检测的焊接电压值的改变量大于预定值或焊接电压值已经降低到预定级别之下时的情况；当在所检测的焊接电流值的改变量大于预定值或焊接电流值已经超过预定级别时的情况；当从所检测的电压值和所述电压值获得的电阻值的改变量大于预定值或者所述电阻值已经降低到预定级别之下时的情况。接触确定单元5向输出控制单元2和外部输出作为接触信号St的所述接触。当接触信号St变为ON时，输出控制单元2停止在焊丝1和母材之间的功率输出，以防止焊丝1和母材的熔化和变形。
外部装置(例如工业机器人)等在接触确定单元5的接触信号St变为ON的时间点获取位置信息，并且所述外部装置等根据该信息来进行焊接开始点的定位或位置校正，并且沿着期望的焊接路径来执行焊接操作。
另外，在焊丝1和母材接触期间的导电性的状态由于附着了诸如黑色水垢或油膜而导致变差的情况下，在接触期间激发量变小。为此，由输出控制单元2通过状态信号Sc对应于母材的状态而提供更高的电功率，由此使得有可能保证相对于其表面状态差的母材的近似接触确定精度。
而且，在焊丝1极细的情况下，有可能焊丝1在焊丝1和母材之间的接触期间经历诸如熔化的变形。为此，由输出控制单元2通过状态信号Sc对应于焊丝1的状态而提供更低的电功率，由此使得有可能防止在接触期间的焊丝1的变形。
如上所述，当对应于母材和焊丝1的至少一个的状态的电功率被输出作为用于检测接触的接触确定电功率时，有可能正确地检测接触的状态而不论母材和焊丝1的状态如何。
(第二实施例)
在这个实施例中，与第一实施例的那些相同的装置由相同的附图标号表示，并且将省略其详细说明。在图2中，附图标号27表示将焊丝移动到预定焊接部分的机器人；28表示用于控制机器人的机器人控制器；29表示用于进行机器人27的手动操作或诸如用于机器人27的教授程序的准备的输入装置。与第一实施例的差别在于输入装置29通过机器人控制器28而连接到焊接装置6。
将说明如上所述配置的焊接装置的操作。
首先，通过使用输入装置29来准备机器人27的焊接操作教授程序。在该结合点，准备教授程序以便状态信号Sc以在执行接触检测的位置输出对应于焊丝1和母材的至少一个的状态的电功率。
在焊接操作期间，由输入装置29设置的状态信号Sc按照教授程序在接触检测位置通过机器人控制器28而被输出到输出控制单元2。输出控制单元2输出对应于输入的状态信号Sc的电功率，并且接触确定单元5根据来自焊接电压检测单元3和焊接电流检测单元4的至少一个的信号而检测在焊丝1和母材之间的接触，并且输出接触信号St。
机器人控制器28在接触确定单元5的接触信号变为ON的时间点获取机器人27的位置信息，并且机器人控制器28根据该信息来进行焊接开始点的定位或位置校正，并且沿着期望的焊接路径来执行焊接操作。
应当注意，虽然在本实施例中通过准备教授程序而输出状态信号Sc，但是可以通过操作输入装置29而通过机器人控制器28向输出控制单元2输出所述状态信号Sc。
如上所述，当连接到机器人控制器28的输入装置29指定由输出控制单元2在接触检测期间输出的电功率时，有可能容易地进行对应于焊丝1和母材的至少一个的状态及其改变的设置。
(第三实施例)
在本实施例中，与第一实施例的那些相同的装置由相同的附图标号表示，并且将省略其详细说明。在图3中，附图标号37表示输出切断部件，用于切断由输出控制单元2输出的电功率。与第一实施例的差别在于在焊丝1或母材和输出控制单元2之间提供所述输出切断部件37。
将说明如上所述配置的焊接装置的操作。
输出控制单元2根据对应于焊丝1或母材的状态的状态信号Sc来输出用于接触检测的电功率。接触确定单元5根据焊接电压检测单元3和焊接电流检测单元4的至少一个的信息来检测在焊丝1和母材之间的接触状态。如果检测到所述接触，则接触确定单元5输出接触信号St，并且输出控制单元2根据该接触信号St来停止输出，并且向输出切断部件37输出输出切断信号Ss，由此关断对于焊丝1和母材的电源。
例如，在母材由于在其表面上附着油膜等而导致具有差的导电性的情况下，输出控制单元2必须输出大于通常的电功率，并且保证导电性，以便可靠地进行在焊丝1和母材之间的接触的确定。但是，因为输出控制单元2一般被提供有用于获取高电流的焊接变压器，因此有可能由于在变压器、其外围电容器等内产生的能量而导致电流流过焊丝1，可能引起熔化等的变形。在这样的情况下，有可能通过输出切断部件37来关断被施加到焊丝的电功率。
应当注意，虽然在本实施例中，输出切断部件37被提供在输出控制单元2和焊丝1之间，但是输出切断部件也可以提供在输出控制单元2和母材之间。
如上所述，通过提供输出切断部件37，即使在接触检测期间从输出控制单元2输出对应于焊丝或母材的状态的高电功率的情况下，也有可能防止焊丝1和母材的变形。
(第四实施例)
在本实施例中，与第三实施例的那些相同的装置由相同的附图标号表示，并且将省略其详细说明。在图4中，附图标号48表示高电压施加部件，用于在焊丝1和母材之间施加高电压。
与第三实施例的差别在于输出控制单元2被提供有高电压施加部件48。
将说明如上所述配置的焊接装置的操作。
一般，焊接装置6的输出控制单元2被提供有用于输出大电流的焊接变压器49。如果焊接变压器49的匝数比率是n∶1的值，则有可能输出n倍于流向焊接变压器的输入端的电流的电流。
但是，对于可以输出的电压，所施加的电压变为与焊接变压器49的匝数比率(n∶1)对应的焊接变压器49的初级端电压的1/n倍，并且所述匝数比率越大，则可以在接触检测期间在焊丝1和母材之间施加的电压降低得越大。在此，在油膜等附着到母材表面的情况下，必须通过施加高电压而去除油膜等来在焊丝1和母材之间引起接触。
于是，通过在接触检测期间切换焊接变压器49的抽头而改变匝数比率，高电压施加部件48在焊丝1和母材之间施加比可以在焊接期间施加的电压更高的电压的电功率，以便进行接触检测。在检测到接触时，接触确定单元5输出接触信号St，并且输出控制单元2根据接触信号St而停止输出，并且向输出切断部件37输出输出切断信号Ss，由此关断对于焊丝1和母材的电源。在完成接触检测操作后，高电压施加部件48通过将焊接变压器49的抽头返回用于焊接的位置而允许在焊接期间的高电流输出。
如上所述，通过提供输出切断部件37和高电压施加部件48，焊接装置的输出控制单元2能够对应于在接触检测期间的焊丝或母材的状态而输出高电压的电功率，并且能够即使当施加高电压时防止焊丝1和母材的变形。
虽然已经参照特定的实施例详细说明了本发明，但是对于本领域的技术人员来说很显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变和修改。
本申请基于2004年3月26日提交的日本专利申请(日本专利申请第2004-91457号)，其内容通过引用被并入在此。
产业上的应用
按照本发明的焊接装置使得有可能输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为接触确定的电功率，并且能够处理各种焊丝和焊接物体的状态，防止在焊丝和焊接物体之间接触期间的焊丝的变形等。因此，按照本发明的焊接装置不仅对于汽车工业有益，而且在使用机器人的焊接领域中也有益。

Claims (7)

1.一种焊接装置，包括：
输出控制单元，用于控制要提供到焊丝和焊接物体的电功率；
焊接电压检测单元，用于检测焊接电压；
焊接电流检测单元，用于检测焊接电流；以及
接触确定单元，对其输入来自焊接电压检测单元和焊接电流检测单元的至少一个的信号，以及其确定在焊丝和焊接物体之间的接触，
其中，输出控制单元输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为用于接触确定的电功率。
2.按照权利要求1的焊接装置，还包括：
机器人，用于向焊接物体的期望位置移动焊丝；
机器人控制器，用于控制机器人的移动；以及
输入装置，用于向机器人控制器输入机器人的运动，
其中，从输入装置经由机器人控制器向输出控制单元输入用于输出对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的电功率来作为用于接触确定的电功率的信号。
3.按照权利要求1或2的焊接装置，其中，在焊丝或焊接物体和输出控制单元之间提供输出切断部件，并且所述输出切断部件被来自输出控制单元或接触确定单元的信号操作。
4.按照权利要求3的焊接装置，其中，在输出控制单元中提供高电压施加部件，用于在焊丝和焊接物体之间施加高电压。
5.按照权利要求1的焊接装置，其中，向输出控制单元输入对应于焊丝和焊接物体的至少一个的状态的状态信号，并且输出控制单元根据这个信号来输出用于接触确定的电功率。
6.按照权利要求5的焊接装置，其中，所述状态信号表示焊接物体的表面状态。
7.按照权利要求5的焊接装置，其中，所述状态信号表示焊丝的大小。
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