JP2022128720A - Tailored blank welding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テーラードブランク溶接装置に関する。 The present invention relates to a tailored blank welding device.
板厚や材質の異なるワーク材を突合せ突き合わされた所を線溶接しプレス用の素材(テーラードブランク)を製造するテーラードブランク溶接装置がある(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art There is a tailored blank welding apparatus that manufactures a raw material for pressing (tailored blank) by butting together workpieces having different thicknesses and materials and line-welding the abutted portions (see, for example, Patent Document 1).
ところで、テーラードブランクの溶接品質は、突き合わされたワーク材同士の境界線を正確にレーザ照射することで維持される。特に、ロボットによるテーラード溶接では、ティーチング作業によるコンマ数ミリの微調整により品質を制御している。 By the way, the welding quality of the tailored blank is maintained by accurately irradiating the boundary line between the butted workpieces with the laser. In particular, in tailored welding by robots, quality is controlled by fine adjustments of a few tenths of a millimeter through teaching work.
しかし、一般的に、ロボットは金属で構成されている。そのため、図7に示すように、ロボット2は、季節変動による外気温変動やロボット稼働中のモータ発熱による線膨張により、ロボットアーム2aの長さが実線の状態D1から点線の状態D2に変化する。これは、設備上の理由から溶接中の加工機内の温度を恒温に保つことが困難であり、また、ロボット2を線膨張係数の小さい部材で製造することが困難だからである。そのため、ロボット2による溶接狙い位置が実線で示す当所ティーチングした位置T1から点線で示す位置T2にズレ、溶接の良品条件の裕度を超えてしまい、溶接品質が低下するおそれがある。
However, in general, robots are constructed of metal. Therefore, as shown in FIG. 7, the length of the
本発明の目的は、従来に比べて溶接品質の低下を抑制できる、テーラードブランク溶接装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tailored blank welding apparatus capable of suppressing deterioration of welding quality as compared with the conventional one.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 第1、第2のワーク材を突合せて突き合わされた所を溶接するロボットと、
前記ロボットの温度を測定する温度測定装置と、
前記ロボットの溶接軌跡を撮像してその画像を取得するカメラと、
前記ロボット、前記温度測定装置および前記カメラを制御する制御装置と、
を有し、
前記ロボットの温度変化が所定の閾値を超えた場合、前記制御装置は、前記カメラによる溶接軌跡画像の処理結果に基づいて、前記ロボットによる溶接狙い位置のズレ量を算出し、前記ロボットの溶接狙い位置を補正する、テーラードブランク溶接装置。
(2) 前記制御装置へは、溶接狙い位置の前記ズレ量に基づいて補正値が自動入力される、(1)記載のテーラードブランク溶接装置。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) a robot that butts the first and second workpieces and welds the butted parts;
a temperature measuring device that measures the temperature of the robot;
a camera that captures the welding trajectory of the robot and acquires the image;
a control device that controls the robot, the temperature measurement device and the camera;
has
When the temperature change of the robot exceeds a predetermined threshold, the control device calculates the amount of deviation of the welding target position of the robot based on the processing result of the welding trajectory image by the camera, and calculates the welding target position of the robot. Tailored blank welding equipment that corrects the position.
(2) The tailored blank welding apparatus according to (1), wherein a correction value is automatically input to the control device based on the amount of deviation of the welding target position.
上記(1)のテーラードブランク溶接装置によれば、ロボットの温度変化が所定の閾値を超えた場合、制御装置が、カメラによる溶接軌跡画像の処理結果に基づいて、ロボットによる溶接狙い位置のズレ量を算出し、ロボットの溶接狙い位置を補正するため、季節変動による外気温変動やロボット稼働中の発熱による線膨張によりロボットが変形する場合であっても、溶接狙い位置のズレを補正できる。よって、溶接品質が低下することを抑制できる。 According to the tailored blank welding apparatus of (1) above, when the temperature change of the robot exceeds a predetermined threshold, the control device determines the amount of displacement of the welding target position by the robot based on the processing result of the welding trajectory image by the camera. is calculated and the welding target position of the robot is corrected. Therefore, even if the robot deforms due to changes in outside temperature due to seasonal fluctuations or linear expansion due to heat generated during operation of the robot, the deviation of the welding target position can be corrected. Therefore, deterioration of welding quality can be suppressed.
上記(2)のテーラードブランク溶接装置によれば、制御装置へは、溶接狙い位置のズレ量に基づいて補正値が自動入力されるため、溶接狙い位置がズレる度にロボットのティーチングをやり直す作業が不要になり、テーラードブランクの生産性を向上できる。 According to the tailored blank welding apparatus of (2) above, since the correction value is automatically input to the control device based on the amount of displacement of the welding target position, the robot needs to be taught again every time the welding target position is displaced. It becomes unnecessary, and the productivity of tailored blanks can be improved.
以下に、本発明実施例のテーラードブランク溶接装置(以下、単に溶接装置ともいう)10を、図面を参照して、説明する。 A tailored blank welding device (hereinafter also simply referred to as a welding device) 10 of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
溶接装置10は、図2に示すように、板厚や材質の異なるたとえば鋼板からなる第1、第2のワーク材101,102を突合せて突き合わされた所(突合せ部103)を線溶接して1枚のプレス用の素材(テーラードブランク)を製造する装置である。第1、第2のワーク材101,102で製造された素材は、特に限定されるものではないが、たとえば自動車の軽量化を目的に自動車のボデーに用いられる。
As shown in FIG. 2, the
溶接装置10は、図1に示すように、第1、第2のワーク材101,102の突合せ部103に沿って線状に第1、第2のワーク材101,102をレーザ溶接するロボット20と、ロボット20の温度を測定する温度測定装置30と、突合せ部103の溶接軌跡TRを撮像してその画像を取得するカメラ40と、ロボット20、温度測定装置30およびカメラ40を制御する制御装置50と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
ロボット20は、予めティーチングが行われており、このティーチングによって突合せ部103に沿って第1、第2のワーク材101,102をレーザ溶接する。ロボット20は、基端部で基部21に連結されており先端部にレーザヘッド22が取付けられるロボットアーム23を有する。ロボットアーム23は第1、第2の関節23a,23bおよび上下アーム部23c、23dを有する多関節アームとなっている。ロボットアーム23には図示略のサーボモータが複数内蔵されており、該サーボモータによってロボットアーム23を駆動させることで、レーザヘッド22を三次元的に移動操作可能となっている。
The
レーザヘッド22は、図3に示すように、図示略のレーザ発振器から出力されたレーザ光Lを、第1、第2のワーク材101,102の突合せ部103に照射する。レーザヘッド22は、レーザ光Lを平行光にするコリメートレンズ22aと、平行光を突合せ部103において焦点を結ぶように集光させる集光レンズ22bと、を有している。レーザヘッド22は、また、図示略のサーボモータによって回転駆動可能な図示略の反射鏡を有している。図示略のレーザ発振器から出力されたレーザ光Lは、両レンズ22a、22bを通り反射鏡によって反射され、突合せ部103に照射される。反射鏡をサーボモータによって回転駆動させることで、レーザ光Lを円軌道となるように回転移動させることができる。制御装置50がロボットアーム23とレーザヘッド22を制御することにより、レーザ光Lの照射位置を突合せ部103に沿って螺旋状に移動させることができる。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、温度測定装置(温度計)30は、ロボットアーム23の温度を測定可能である。温度測定装置30は、ロボットアーム23の上アーム部23cおよび/または下アーム部23dの温度を測定する。温度測定装置30は、熱電対等の接触タイプであってもよく、赤外線照射温度計等の非接触タイプであってもよい。
As shown in FIG. 1 , a temperature measuring device (thermometer) 30 can measure the temperature of the
カメラ40は、突合せ部103のレーザ溶接がされている部分とその周囲を撮像可能である。このため、突合せ部103の溶接軌跡TRの少なくとも一部を撮像可能である。カメラ40は、予め設定されているティーチングポイント(撮像ポイント)を溶接するときに、該ティーチングポイントを含む領域を撮像する。このティーチングポイントは、突合せ部103の線上に複数設定されており、たとえば、図2において丸で囲った数字1~25の25ポイント設定されている。なお、このティーチングポイントの数、間隔は任意に設定可能である。
The
図3に示すように、カメラ40は、レーザヘッド22に取付けられている。カメラ40は、突合せ部103の溶接軌跡TRを反射させる第1、第2の撮像用ミラー41,42を介して、突合せ部103の溶接軌跡TRを撮像する。カメラ40で撮像した画像の情報は、図1に示すように画像処理アンプ43を経由して制御装置50に送信される。
As shown in FIG. 3,
制御装置(ロボット制御盤といってもよい)50は、予め行われるティーチングに基づいてロボット20の溶接狙い位置を制御する。また、制御装置50は、カメラ40による溶接軌跡TR画像の処理結果に基づいて、ロボット20の予めティーチングした溶接狙い位置Aからの実際の溶接位置のズレ量を算出し、算出結果に基づいて補正値が自動入力されてロボット20の溶接狙い位置を補正可能である。
A control device (which may also be referred to as a robot control panel) 50 controls the welding target position of the
なお、カメラ40による溶接軌跡画像の処理結果に基づいてズレ量を算出(計測)する理由は、つぎの通りである。
図5は、ロボット20を用いて第1、第2のワーク材101,102とは異なる第1´、第2´のワーク材101´、102´の突合せ部をレーザ溶接する際の、(a)ロボット20、(b)複数のティーチングポイント1~11、(c)~(e)複数のティーチングポイント1~11のうちポイント1、4,9におけるロボット20の姿勢と線膨張によるズレ量を示すグラフ、を示している。
The reason for calculating (measuring) the amount of deviation based on the processing result of the welding locus image by the
FIG. 5 shows (a )
図5の(c)~(e)から、ロボット20は溶接中に様々な姿勢をとっており、ロボット20の姿勢によって各ティーチングポイント1,4,9での線膨張によるズレ量が異なることがわかる。そのため、一律の同一補正では対応できず、実際に各ポイントでのズレ量を算出(計測)するのが有効である。それ故、カメラ40による溶接軌跡TR画像の処理結果に基づいてズレ量を算出(計測)している。
From (c) to (e) of FIG. 5, the
図6は、制御装置50の制御ルーチンを示すフローチャートである。図6に示す制御ルーチンは、レーザ溶接(溶接加工)が実行されている間において所定時間間隔で行われる。
FIG. 6 is a flow chart showing a control routine of the
まず、レーザ溶接開始後、ステップS1で温度測定装置30を用いてロボット20の温度を測定して、ステップS2に進む。ステップS2では、ロボット20の温度変化が所定の閾値を超えたか否かが判定される。ステップS2で温度変化が所定の閾値を超えていないと判定した場合には、溶接狙い位置のズレ補正を行うことなく、そのままエンドステップに進む。一方、ステップS2で温度変化が所定の閾値を超えたと判定した場合には、ステップS3に進む。
First, after starting laser welding, the temperature of the
ステップS3で、カメラ40を用いて溶接軌跡TRを撮像し、ステップS4に進んで、カメラ40で撮像した画像情報に基づいてズレ量を算出(計測)して取得する。そして、ステップS5で制御装置50へズレ量をなくす方向へ補正値を自動入力して、エンドステップに進む。
In step S3, the welding trajectory TR is imaged using the
つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
本発明実施例では、ロボット20の温度変化が所定の閾値を超えた場合、制御装置50が、カメラ40による溶接軌跡画像の処理結果に基づいて、ロボット20による溶接狙い位置のズレ量を算出し、ロボット20の溶接狙い位置を補正するため、季節変動による外気温変動やロボット20稼働中の発熱による線膨張によりロボット20が変形する場合であっても、溶接狙い位置のズレを補正でき、溶接品質が低下することを抑制できる。
Next, the operation and effect of the embodiment of the present invention will be explained.
In the embodiment of the present invention, when the temperature change of the
また、制御装置50へは、溶接狙い位置のズレ量に基づいて補正値が自動入力されるため、溶接狙い位置がズレる度にロボット20のティーチングをやり直す作業が不要になり、テーラードブランクの生産性を向上できる。
In addition, since a correction value is automatically input to the
10 テーラードブランク溶接装置
20 ロボット
22 レーザヘッド
23 ロボットアーム
30 温度測定装置
40 カメラ
43 画像処理アンプ
50 制御装置
101,102 第1、第2のワーク材
103 突合せ部
L レーザ光
TR 溶接軌跡
10 Tailored
Claims (1)
前記ロボットの温度を測定する温度測定装置と、
前記ロボットの溶接軌跡を撮像してその画像を取得するカメラと、
前記ロボット、前記温度測定装置および前記カメラを制御する制御装置と、
を有し、
前記ロボットの温度変化が所定の閾値を超えた場合、前記制御装置は、前記カメラによる溶接軌跡画像の処理結果に基づいて、前記ロボットによる溶接狙い位置のズレ量を算出し、前記ロボットの溶接狙い位置を補正する、テーラードブランク溶接装置。 a robot that butts the first and second workpieces and welds the butted parts;
a temperature measuring device that measures the temperature of the robot;
a camera that captures the welding trajectory of the robot and acquires the image;
a control device that controls the robot, the temperature measurement device and the camera;
has
When the temperature change of the robot exceeds a predetermined threshold, the control device calculates the amount of deviation of the welding target position of the robot based on the processing result of the welding trajectory image by the camera, and calculates the welding target position of the robot. Tailored blank welding equipment that corrects the position.
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