TWI622451B - 多道熔接裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之多道焊接裝置係依據包含焊接開始點P2-1及焊接結束點P3-1之預先教示的基本焊接線Ws，與針對基本焊接線Ws所設定之偏差量，來生成全N層焊接道。多道焊接裝置會沿著所生成之焊接道使焊接炬T移動，來進行焊接。作業者在確認動作時，係操作教導盒來選擇全N層焊接道的其中之一。然後，機械手控制裝置會計算出焊接道上的移動目標位置(P2-2、P2-3等)。接著，從教導盒TP輸入移動訊號後，機械手控制裝置會使焊接炬T往所計算出之移動目標位置移動。此情況下，由於可立即選擇欲進行動作確認的焊接道，因此可大幅縮短機械手的位置姿勢確認時間。

Description

多道熔接裝置

本發明關於一種使特定的偏差量反映在所教示之基本焊接線來產生期望數量的焊接道之多道焊接裝置。

多道焊接係指沿著複數焊接道重複焊接厚板工件的接合部，而藉由焊珠來填補開口以進行接合之焊接施工法。使用教示再現(teaching playback)方式的機械手來實現多道焊接之情況時，必須對機械手教導其教示點。然而，若欲教示所有焊接道的教示點，其作業量非常龐大。於是，例如，專利文獻1所揭示之控制方法中，僅教示第1道的基本焊接線，而在第2道之後，則對第1道的各教示點加上特定的偏差(offset)量。藉此，由於會自動生成複數焊接道，因此可減少教示作業。

圖4為多道焊接裝置51之方塊圖。如圖4所示，機械手控制裝置RC會依據來自教導盒TP的操作訊號Ss輸出動作控制訊號Mc，並在特定時間點，對焊接電源WP輸出焊接指令訊號Wc。此外，藉由動作控制訊號Mc，來控制配置於機械手R之複數軸的伺服馬達動作。當上述各種訊號輸入焊接電源WP後，焊接電源WP會分別對機械手R供應焊接電壓Vw及焊接電流Iw。又，焊接電源WP會控制氣體鋼瓶(圖中未顯示)所具備的電磁閥，而輸出遮護氣體。又，焊接電源WP會對鋼線傳送馬達WM輸出傳送控制訊號Fc，來驅動鋼線傳送馬達WM。機械手R具有鋼線傳送馬達WM及焊接炬T等，會對應於操作訊號Ss來使焊接炬T的前端位置移動。焊接鋼線WR係藉由鋼線傳送馬達WM而通過焊接炬T內，並被傳送至作業對象物(即工件W)。然後，在焊接鋼線WR與工件W之間會產生電弧A，來將焊接鋼線WR與工件W焊接。

教導盒TP為可搬式的教示操作盤，係連接於機械手控制裝置RC。作業者使用教導盒TP來切換基準座標系統，或使機械手R進行微傳送(jog feed)，藉此教示機械手R之第1道的位置姿勢，即教示點。此時，針對各教示點，由1開始依序賦予步驟編號。第2道之後，則針對各個焊接道指定相對於第1道的教示點之偏差量，藉此自動地生成。上述方式輸入的教示資訊會作為多道焊接程式Td，被記憶在機械手控制裝置RC的內部。

機械手控制裝置RC會對應於來自教導盒TP的輸入，使機械手微傳送，或依據多道焊接程式Td來使機械手R再現運轉。

圖5為教導盒TP的平面圖。方向指示鍵41A係用以設定使機械手R微傳送時的移動方向及旋轉方向之鍵。步驟前進鍵41B及步驟後退鍵41C係在確認已教示之教示點處的機械手R位置姿勢時，使機械手R往教示點依序移動之鍵。步驟前進鍵41B係在使機械手R依步驟編號的順序移動時被操作。步驟後退鍵41C係在使機械手R依步驟編號相反的順序移動時被操作。顯示部43會顯示多道焊接程式Td的教示內容、進行多道焊接之焊接區間的總道數或現在的道數、機械手的動作控制所需之各種參數等。

圖6(a)(b)係用以說明以基本焊接線為基準所生成之焊接道之圖式。圖6(a)中，分別顯示藉由焊接炬T來進行工件W的多道焊接之情況的基本焊接線Ws，與表示基本焊接線Ws的開始端及結束端之教示點。此情況下，焊接炬T從迫近點P1往焊接開始點P2-1移動後，會開始焊接。然後，焊接炬T一邊焊接一邊往焊接結束點P3-1移動，焊接結束後會移動至退避點P4。

圖6(b)係顯示3道之多道焊接程式的動作軌跡。圖6(b)中，係對焊接開始點P2-1設定特定的偏差量，來設定第2道的焊接開始點P2-2及第3道的焊接開始點P2-3。又，對焊接結束點P3-1設定特定的偏差量，來設定第2道的焊接結束點P3-2及第3道的焊接結束點P3-3。其結果，除了圖6(a)之第1道的基本焊接線Ws，亦會生成設定有第2道的焊接線Ws2及第3道的焊接線Ws3之多道焊接程式。一般來說，係將位置成分及姿勢成分的總計6個成分設定為偏差量。

生成上述般3道之多道焊接程式的情況，焊接炬T之焊接時的動作如下所述。亦即，第1~3道分別的焊接道中，焊接炬T從迫近點P1往焊 接開始點P2-N移動後，會開始焊接。然後，焊接炬T往焊接結束點P3-N移動，焊接結束後移動至退避點P4。此外，N為1~3，重複3次上述焊接炬T的動作。或是，當焊接炬T為可往復動作的情況，焊接炬T從迫近點P1往焊接開始點P2-1移動後，會開始焊接。然後，焊接炬T一邊焊接一邊往焊接結束點P3-1移動，焊接結束後移動至退避點P4。接著，焊接炬T從退避點P4往焊接結束點P3-2後，會開始焊接。然後，焊接炬T一邊焊接一邊往焊接開始點P2-2移動，焊接結束後移動至迫近點P1。再接著，焊接炬T從迫近點P1往焊接開始點P2-3移動後，會開始焊接。然後，焊接炬T一邊焊接一邊往焊接結束點P3-3移動，焊接結束後移動至退避點P4。

上述多道焊接程式中，會自動生成第2道之後的焊接道。於是，便必須在焊接加工之前，先確認未對治具或加工物造成干擾，或是機械手R是否已成為期望的位置姿勢。確認方法有藉由按壓教導盒TP的步驟前進鍵41B或步驟後退鍵41C，來使機械手R依序到達各教示點之方法。此情況下，係一邊使機械手R與實際焊接加工時同樣地動作，一邊進行確認作業。

然而，上述習知技術中，只能使機械手R依序到達各教示點。此情況下，由於必須使機械手R一邊環繞或往復全部焊接道的數量，一邊確認動作，因而有花費很多時間的缺失。特別是，因板的厚度或開口形狀，有道數量高達100個之情況時問題更嚴重。上述情況下，若欲使機械手R環繞或往復全部焊接道的數量，將花費非常多的時間。

專利文獻1：日本特開昭58-187270號公報。

本發明之目的在於提供一種可立即選擇欲進行動作確認的焊接道之多道焊接裝置。

為達成上述目的，本發明第一樣態提供一種多道焊接裝置，係依據包含焊接開始點及焊接結束點之預先教示的基本焊接線，與針對基本焊接線所設定之偏差量，生成2以上的整數之N個層所構成的焊接道，並沿著焊接道使焊接炬移動來進行焊接。多道焊接裝置具備：焊接道選擇機構，係選擇全N層之焊接道當中的其中之一；位置算出機構，係算出焊接道選擇機構所選擇之焊接道中之焊接炬的移動目標位置；移動訊號生成機構， 係生成用以使焊接炬往移動目標位置移動的移動訊號；以及焊接炬移動機構，係對應於移動訊號，來使焊接炬往位置算出機構所算出的移動目標位置移動。

上述多道焊接裝置中，較佳地，焊接炬位在為1以上小於N之整數之第M層焊接道的特定位置處之狀態下，當藉由焊接道選擇機構來進行焊接道的順向傳送操作時，位置算出機構會計算出與第(M+1)層焊接道中之特定位置相對應之移動目標位置。

上述多道焊接裝置中，較佳地，焊接炬位在為2以上小於N之整數之第L層焊接道的特定位置之狀態下，當藉由焊接道選擇機構來進行焊接道的逆向傳送操作時，位置算出機構會計算出與第(L-1)層焊接道中之特定位置相對應之移動目標位置。

上述多道焊接裝置中，較佳地，另具備顯示機構，顯示機構係將全N層焊接道中之焊接開始點或焊接結束點，於直交於焊接行進方向之平面上作為點資訊加以顯示；焊接道選擇機構係藉由選擇顯示機構所顯示之點資訊當中的任1個點，來選擇焊接道；位置算出機構係將所選擇之焊接道中之焊接開始點或焊接結束點作為移動目標位置而計算出。

上述多道焊接裝置中，較佳地，顯示機構係假設地顯示由全N層焊接道所生成之焊珠。

A‧‧‧電弧

Fc‧‧‧傳送控制訊號

Iw‧‧‧焊接電流

Mc‧‧‧動作控制訊號

Of‧‧‧偏差檔

P1‧‧‧迫近點

P4‧‧‧退避點

P2-1、P2-2、P2-3‧‧‧焊接開始點

P3-1、P3-2、P3-3‧‧‧焊接結束點

R‧‧‧機械手

RC‧‧‧機械手控制裝置

Rg‧‧‧層積範圍

Ss‧‧‧操作訊號

T‧‧‧焊接炬

Td‧‧‧多道焊接程式

TP‧‧‧教導盒

Vw‧‧‧焊接電壓

W‧‧‧工件

Wc‧‧‧焊接指令訊號

Ws‧‧‧基本焊接線

Ws2、Ws3‧‧‧焊接線

WM‧‧‧鋼線傳送馬達

WP‧‧‧焊接電源

WR‧‧‧焊接鋼線

1、51‧‧‧多道焊接裝置

2‧‧‧鍵輸入監視部

3‧‧‧教示處理部

5‧‧‧硬碟

7‧‧‧移動目標位置算出部

9‧‧‧動作控制部

10‧‧‧TP介面

11‧‧‧解釋執行部

12‧‧‧驅動指令部

21‧‧‧CPU

22‧‧‧ROM

23‧‧‧RAM

41‧‧‧鍵盤

41A‧‧‧方向指示鍵

41B‧‧‧步驟前進鍵

41C‧‧‧步驟後退鍵

43‧‧‧顯示部

圖1為本發明之多道焊接裝置的功能方塊圖。

圖2為用以說明焊接道的切換操作之立體圖。

圖3係將各焊接道中的焊接開始點於直交於焊接行進方向之平面上作為點資訊加以顯示之圖式。

圖4為多道焊接裝置的結構方塊圖。

圖5為教導盒的平面圖。

圖6(a)(b)為用以說明以基本焊接線為基準所生成之焊接道之立體圖。

[第1實施型態]

以下，說明本發明之多道焊接裝置1的具體第1實施型態。

如圖1所示，教導盒(teach pendant)TP與習知技術相同，為用以作成多道焊接程式之可搬動式操作裝置。教導盒TP為確認多道焊接程式的動作時，用以選擇焊接道之焊接道選擇機構。機械手R亦與習知技術相同，係構成為可將圖4所示之焊接炬T的前端引導至所指示之位置姿勢。亦即，機械手R為用以將焊接炬T引導至所選擇之焊接道中的移動目標位置之焊接炬移動機構。

接著，說明作為位置計算機構之機械手控制裝置RC。

如圖1所示，機械手控制裝置RC係由為中央演算處理裝置之CPU21、儲存有軟體程式或控制參數等之ROM22、作為暫時計算區之RAM23、包含有各種記憶體等之微電腦所構成。TP介面10係用以將教導盒TP連接至機械手控制裝置RC。硬碟5為非揮發性記憶體，當中記憶有多道焊接程式Td或後述的偏差檔(offset file)Of。

ROM22中記憶有進行各種處理用之軟體程式。又，機械手控制裝置RC具備鍵輸入的監視部2、教示處理部3、移動目標位置算出部7、動作控制部9、解釋執行部11及驅動指令部12。該等各處理部會依據來自CPU21的控制訊號，來執行各種處理。

鍵輸入的監視部2會監視當操作圖5所示之教導盒TP的鍵盤41時所輸入之操作訊號Ss。鍵輸入的監視部2會分析來自教導盒TP的操作訊號Ss，將教示資訊通知教示處理部3或解釋執行部11。

教示處理部3會對應於從鍵輸入的監視部2所通知之教示點處的位置姿勢座標值，或第2道之後的焊接道中之自基本焊接線的偏差量，來作成多道焊接程式Td，並記憶在硬碟5。舉例有構成基本焊接線之焊接開始點、中間點、焊接結束點等，可作為教示點。偏差量可作為內部資訊而包含於多道焊接程式Td中，或是作為從多道焊接程式Td間接地參閱之偏差檔Of而被加以儲存。

作業者為了確認機械手R的位置姿勢，有藉由手動操作以低速方式使已作成的多道焊接程式Td再現之情況。於此情況下，解釋執行部11會針對各個教示點讀取多道焊接程式Td，並分析多道焊接程式Td的內容。 然後，當必須驅動機械手R的情況時，解釋執行部11會將驅動所需之命令的種類、位置姿勢值等之控制資訊輸出至動作控制部9。動作控制部9會依據控制資訊而進行軌道計畫等，並透過驅動指令部12將動作控制訊號Mc輸出至機械手R。機械手R會依據動作控制訊號Mc而受到驅動控制。

當進行記憶在多道焊接程式Td之多個焊接道的選擇操作時，解釋執行部11會將所選擇之焊接道編號記憶在RAM23，並對移動目標位置算出部7委託各焊接道中之移動目標位置的計算。移動目標位置算出部7會計算出所選擇之焊接道中的移動目標位置，並記憶在RAM23。

接著，說明利用已作成的多道焊接程式Td來確認機械手R的位置姿勢時之作用。

圖2係顯示3道之多道焊接程式中的各焊接開始點及焊接結束點。具體地說明，係對焊接開始點P2-1設定特定的偏差量，來分別設定第2道的焊接開始點P2-2及第3道的焊接開始點P2-3。又，對焊接結束點P3-1設定特定的偏差量，來分別設定第2道的焊接結束點P3-2及第3道的焊接結束點P3-3。藉由焊接開始點P2-1與焊接結束點P3-1，形成基本焊接線Ws。

(1.多道焊接程式之低速運轉操作的開始)

當作業者選擇已作成的多道焊接程式Td，按壓圖5所示之步驟前進鍵41B一次後，焊接炬T會從迫近點P1移動至焊接開始點P2-1。

焊接炬T位在焊接開始點P2-1之狀態下再度按壓步驟前進鍵41B後，與過去同樣地，焊接炬T會從焊接開始點P2-1往焊接結束點P3-1移動。關於這一點，於本發明中，為了能夠容易地確認各焊接道中之焊接炬T的位置姿勢，準備了以焊接炬T的移動方向作為焊接道排列方向之焊接道選擇模式。

以下，說明已選擇了焊接道選擇模式之狀態下，按壓步驟前進鍵41B或步驟後退鍵41C情況的作用。

(2.焊接開始點處之往焊接道排列方向的前進操作/後退操作)

已選擇焊接道選擇模式之狀態下按壓步驟前進鍵41B一次後，解釋執行部11會對移動目標位置算出部7委託移動目標位置的計算。移動目標位置算出部7會依據已設定之偏差量來算出第2道之焊接開始點P2-2的位置姿勢，記憶在RAM23，並通知動作控制部9。動作控制部9為了使焊接 炬T往所算出之移動目標位置移動，會透過驅動指令部12將動作控制訊號Mc輸出至機械手R。結果，焊接炬T便會移動至第2道的焊接開始點P2-2。

同樣地，焊接炬T位在第2道的焊接開始點P2-2之狀態下按壓步驟前進鍵41B一次後，焊接炬T會移動至第3道的焊接開始點P2-3。再按壓步驟前進鍵41B乙次後，焊接炬T會移動至第1道的焊接開始點P2-1，而回到原先的位置。當然，藉由按壓步驟後退鍵41C，亦可使焊接炬T依序往焊接道之排列的相反方向移動。

此外，亦可由特定的選單來切換焊接道選擇模式與通常的模式，或是按壓教導盒TP的特定操作鍵，來切換成焊接道選擇模式。此情況下，係一邊按壓特定的操作鍵，一邊按壓步驟前進鍵41B或步驟後退鍵41C，藉此進行往下一焊接道之焊接炬T的移動。

又，例如，當焊接炬T從焊接開始點P2-1往第2道的焊接開始點P2-2移動後，若切換成通常的模式後再按壓步驟前進鍵41B，則與過去同樣地，亦可使焊接炬T從第2道的焊接開始點P2-2往焊接結束點P3-2移動。

(3.焊接結束點處之往焊接道的排列方向的前進操作/後退操作)

在焊接結束點P3-1處按壓步驟前進鍵41B乙次後，藉由與上述同樣的處理，便可使焊接炬T依序移動至第2道的焊接結束點P2-3、第3道的焊接結束點P3-3。

(4.焊接區間的任意位置處之往焊接道排列方向的前進操作/後退操作)

焊接炬T會有位在焊接區間的任意位置(例如，若是第1道，則為焊接開始點P2-1~焊接結束點P3-1間的任意位置)處之情況。縱使是上述情況，亦可將偏差量反映在現在的位置姿勢值。藉此，可分別在第2道及第3道處使焊接炬T依序往與第1道相對應之位置處移動。

以上，依據本發明，當確認多道焊接程式的動作時，便可藉由簡單的操作以立即選擇欲進行動作之焊接道。藉此，可大幅縮短各焊接道中之機械手R的位置姿勢確認所需時間。

此外，第1實施型態中，雖用以使焊接炬T移動至移動目標位置之移動訊號，是藉由作為移動訊號生成機構之教導盒TP而產生，並操作 教導盒TP的步驟前進鍵41B或步驟前進鍵41B而輸出，但不限於此。例如，亦可將從外部輸入至機械手控制裝置RC之訊號作為移動訊號加以使用，或是為了輸入移動訊號，而使用不同於教導盒TP之其他的操作機構。

[第2實施型態]

接著，說明本發明之多道焊接裝置1之具體第2實施型態。第2實施型態中，係將各焊接道中的焊接開始點或焊接結束點，於直交於焊接行進方向之平面上作為點資訊，而顯示在圖5所示之教導盒TP的顯示部43。然後，作業者便可使用顯示於顯示部43之點資訊，來選擇為焊接炬T的移動目的地之焊接道。

如圖3所示，顯示部43會假設地顯示工件W與焊接炬T。又，在顯示部43之畫面上，將工件W的開口平面上之各焊接道中的焊接開始點(亦即，圖2所示之P2-1、P2-2、P2-3的各焊接開始點)描繪成黒點。黒點的描繪位置可由作為基準之焊接開始點的位置，與針對各個焊接開始點所設定之偏差量以容易地算出。此外，圖3雖僅顯示焊接開始點，但亦可切換成以焊接結束點作為顯示的對象。

又，圖3之構成中，更佳地，宜顯示藉由所有的焊接道所形成之焊珠的層積範圍Rg。層積範圍Rg係依據焊接鋼線的傳送量、焊接時間、開口剖面積等已知的值來演算。

以上，第2實施型態中，係在直交於焊接行進方向之平面上圖形化地顯示各焊接道中之焊接炬T的位置姿勢。於是，作業者便可容易地確認各焊接道間之焊接炬T的位置差異。

圖3之構成中，較佳地，宜操作教導盒TP的按鍵，或直接點擊畫面，藉以選擇所表示焊接開始點之黒點當中的任1個，便可更進一步地將焊接炬T引導至與所選擇的黒點相對應之位置處。亦即，當作業者選擇黒點後，可與第1實施型態同樣地按壓圖4所示之步驟前進鍵41B，來使焊接炬T移動至所選擇之黒點之焊接開始點處的位置姿勢。具體的處理流程可與第1實施型態相同。

Claims (5)

1. 一種多道焊接裝置，係依據包含焊接開始點及焊接結束點之預先教示的基本焊接線，與針對該基本焊接線所設定之偏差量，產生2以上的整數之N個層所構成的焊接道，並沿著該焊接道使焊接炬移動來進行焊接；其特徵為具備：焊接道選擇機構，係在確認該焊接炬的動作之際，從全部N層之焊接道當中選擇作為動作確認對象的其中一個焊接道；位置計算機構，係算出該焊接道選擇機構所選擇焊接道中之該焊接炬的移動目標位置；移動訊號產生機構，係生成用以使該焊接炬往該移動目標位置移動的移動訊號；以及焊接炬移動機構，係對應於該移動訊號，來使該焊接炬朝向該位置計算機構所算出的移動目標位置移動。
2. 如請求項第1項之多道焊接裝置，其中焊接炬位在為1以上、小於N之整數之第M層焊接道的特定位置之狀態下，當藉由該焊接道選擇機構來進行焊接道的順向傳送操作時，該位置計算機構會計算出與第(M+1)層焊接道中之該特定位置相對應之移動目標位置。
3. 如請求項第1或2項之多道焊接裝置，其中焊接炬位在為2以上、小於N之整數之第L層焊接道的特定位置之狀態下，當藉由該焊接道選擇機構來進行焊接道的逆向傳送操作時，該位置計算機構會計算出與第(L-1)層焊接道中之該特定位置相對應之移動目標位置。
4. 如請求項第1項之多道焊接裝置，其另具備顯示機構，該顯示機構係將該全部N層焊接道中之該焊接開始點或該焊接結束點，於垂直相交於焊接行進方向之平面上以點資訊加以顯示；該焊接道選擇機構係藉由選擇該顯示機構所顯示之點資訊其中的任1個點，來選擇焊接道；該位置計算機構係將所選擇之焊接道中之該焊接開始點或該焊接結束點作為該移動目標位置而算出。
5. 如請求項第4項之多道焊接裝置，其中該顯示機構係假設地顯示由全部N層焊接道所生成之焊珠。