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焊縫方法及系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480004870.4

申請日:

2014.02.07

公開號:

CN104918742A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B23K 11/24申請日:20140207|||公開
IPC分類號: B23K11/24; B23K11/06; B60K15/03; F16M1/08 主分類號: B23K11/24
申請人: 本田技研工業株式會社
發明人: 金子貢; 河合泰宏; 山足和彥; 栗本典子; 小林晴彥
地址: 日本東京都
優先權: 2013-028451 2013.02.15 JP
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司11127 代理人: 李輝; 黃綸偉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480004870.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.03.15|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

通過測距傳感器(41)測定距被夾在電極輥(15、16)之間的工件(W)上表面的距離(步驟1、3),測距傳感器(41)相對電極輥(15、16)成預先確定的位置關系。基于測距傳感器(41)測定的距離,讓電極輥(15、16)相對工件(W)移動,使得連結電極輥(15、16)各個中心的直線(L0)與工件(W)上表面所成角度(Rx)成為預先設定的角度(步驟5)。

權利要求書

權利要求書
1.  一種焊縫方法,在多個焊接物件被夾在一對電極輥之間的狀態下,讓所述電極輥和所述焊接物件的接觸點連續移動,通過對所述電極輥之間通電進行焊縫,
該焊縫方法的特征在于具備測定步驟和修正步驟,
在所述測定步驟中,通過測定機構測定距被夾在所述一對電極輥間的所述多個焊接物件的表面的距離,所述測定機構相對所述一對電極輥成預先確定的位置關系,
在所述修正步驟中,基于在所述測定步驟中求得的所述距離,讓所述一對電極輥相對所述焊接物件移動,使得連結所述一對電極輥各個中心的直線與所述多個焊接物件的表面所成的角度成為預先設定的角度。

2.  一種焊縫系統,在多個焊接物件被夾在一對電極輥之間的狀態下,讓所述電極輥和所述焊接物件的接觸點連續移動,通過對所述電極輥之間通電進行焊縫,
該焊縫系統的特征在于具備測定機構和修正機構,
所述測定機構相對所述一對電極輥成預先確定的位置關系,并測定距被夾在所述一對電極輥之間的所述多個焊接物件的表面的距離,
所述修正機構基于所述測定機構測定的距離,讓所述一對電極輥相對所述焊接物件移動,使得連結所述一對電極輥各個中心的直線與所述多個焊接物件的表面所成的角度成為預先設定的角度。

說明書

說明書焊縫方法及系統
技術領域
本發明涉及焊縫方法及焊縫系統。
背景技術
在現有技術中,人們已知下述一種焊縫方法:將多個焊接物件(工件)夾在一對電極輥之間,施壓通電并同時旋轉電極輥,通過自動機讓電極輥和焊接物件間的接觸點連續移動的同時對焊接物件進行焊接。
另外,在專利文獻1中記載有下述技術:測定與在焊接點處電極輥對焊接物件進行施壓的方向和在焊接點處自動機送出焊接物件的方向正交的方向上的負荷,并對應測定的負荷以施壓方向為轉動中心,讓電極輥轉動,從而對軌道進行修正。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2010-158692號公報
發明內容
發明要解決的課題
然而,在進行焊縫時,如果電極輥對焊接物件的按壓方向沒有被維持在恒定,則焊接狀態并不恒定。特別是當焊接物件的焊接部的形狀是帶圓形而不是平面時、或者構成焊接物件的金屬薄板的厚度有差異時等,電極輥對焊接物件的按壓方向容易發生變化。
本發明鑒于上述問題,目的在于提供一種能夠將電極輥相對焊接物件的按壓方向維持在恒定的焊縫方法及焊縫系統。
用于解決課題的手段
本發明的焊縫方法具有以下內容。在多個焊接物件被夾在一對電極輥之間的狀態下,讓所述電極輥和所述焊接物件的接觸點連續移動,通過對所述電極輥之間通電進 行焊縫,該焊縫方法的特征在于具備測定步驟和修正步驟,在所述測定步驟中,通過測定機構測定距被夾在所述一對電極輥間的所述多個焊接物件的表面的距離,所述測定機構相對所述一對電極輥成預先確定的位置關系,在所述修正步驟中,基于在所述測定步驟中求得的所述距離,讓所述一對電極輥相對所述焊接物件移動,使得連結所述一對電極輥各個中心的直線與所述多個焊接物件的表面所成的角度成為預先設定的角度。
根據本發明的焊縫方法,基于測定機構測定的距離,讓一對電極輥相對焊接物件移動從而進行修正,使得連結一對電極輥各個中心的直線與所述多個焊接物件的表面所成的角度(以下將該角度稱為“傾斜角度”)成為預先設定的角度。因此,當傾斜角度沒有成為預先被設定的角度時,通過讓一對電極輥相對焊接物件移動,傾斜角度被修正為預先設定的角度,從而能夠將電極輥相對焊接物件的按壓方向的角度維持在恒定。
而且,基于測定機構測定的距離進行修正,所以例如能夠將用于測定焊接物件的凸緣端部的傳感器兼用為測定機構,因而無需追加新的部件。其中,所述測定機構相對一對電極輥成預先確定的位置關系。
本發明的焊縫系統具有以下內容。在多個焊接物件被夾在一對電極輥之間的狀態下,讓所述電極輥和所述焊接物件的接觸點連續移動,通過對所述電極輥之間通電進行焊縫,該焊縫系統的特征在于具備測定機構和修正機構,所述測定機構相對所述一對電極輥成預先確定的位置關系,并測定距被夾在所述一對電極輥之間的所述多個焊接物件的表面的距離,所述修正機構基于所述測定機構測定的距離,讓所述一對電極輥相對所述焊接物件移動,使得連結所述一對電極輥各個中心的直線與所述多個焊接物件的表面所成的角度成為預先設定的角度。
根據本發明的焊縫系統,修正機構基于測定機構測定的距離,讓一對電極輥相對焊接物件移動從而進行修正,使得傾斜角度成為預先設定的角度。因此,當傾斜角度沒有成為預先被設定的角度時,通過讓一對電極輥相對焊接物件移動,傾斜角度被修正成預先設定的角度,從而能夠將電極輥相對焊接物件的按壓方向的角度維持在恒定。
附圖說明
圖1是表示本發明的實施例中焊縫系統的整體構成的概略圖。
圖2是表示焊縫系統整體構成的框圖。
圖3是表示電極輥與工件之間關系的說明圖,其中(a)表示垂直狀態,(b)表示傾斜狀態。
圖4是用于說明本發明的實施例中的焊縫方法的流程圖。
圖5是表示本發明另一實施例中電極輥與工件之間關系的說明圖,其中(a)表示垂直狀態,(b)表示傾斜狀態。
圖6是表示本發明另一實施例中電極輥與工件之間關系的說明圖,其中(a)表示垂直狀態,(b)表示傾斜狀態。
具體實施方式
以下,參照附圖說明本發明的實施例中的焊縫系統100。焊縫系統100被應用于通過焊縫裝置10對由金屬薄板構成的多個焊接物件(工件)W進行接合從而制造汽車的窗框和燃料罐等。
如圖1所示,工件W通過焊縫裝置10實施焊接。該焊縫裝置10通過未被圖示的固定臺被固定在預先確定的位置上。該焊縫裝置10通過自動機20沿預先確定的軌跡被移動。參照圖2,焊縫系統100具備控制焊縫裝置10及自動機(robot)20并相當于本發明的控制機構的控制裝置30。
自動機20是一種通過關節聯結了多個臂部(arm)的六軸自動機等多關節自動機,并被固定在基部(base)21上。雖未被圖示,自動機20在其各關節上具備伺服電機(servo motor)等驅動機構、測定伺服電機的軸角度的編碼器(encoder)等測定機構。自動機20構成為通過控制裝置30能夠進行反饋控制。
在位于自動機20的頂端位置的臂部的頂端設置有平衡機構(equalizing mechanism)22。焊縫裝置10通過平衡機構22被彈性支承在自動機20的臂部頂端部。因此,即使在焊接對象部分上有輕微的變動,也能夠讓焊縫裝置10追隨其變動。
焊縫裝置10具備經由平衡機構22被安裝在自動機20上的基臺11。基臺11上設置沿上下方向延伸的導軌12,在導軌12上設置有通過驅動機構13能夠在上下方向上沿該導軌12移動的活動臺14。
這里,驅動機構13是氣缸13。氣缸13的活塞桿13a的頂端與活動臺14連結。 另外,驅動機構也可以是具備油壓缸、滾珠絲杠機構的旋轉電極、或線性電極等。
在活動臺14上軸支承有上部電極15。下部電極16受基臺11軸支承。因此,下部電極16被設置在規定高度的位置上,上部電極15被配置成相對下部電極16能夠上下活動。另外,上部電極15及下部電極16是圓盤狀的電極,也統一稱作電極輥15,16。
在電極輥15,16上分別連接有旋轉驅動機構17,18。旋轉驅動機構17,18用于分別按照預先設定的旋轉方向和預先設定的旋轉速度驅動所述電極輥15,16旋轉。這里,旋轉驅動機構17,18是伺服電機。但是旋轉驅動機構17,18也可以是具備脈沖馬達、旋轉編碼器等一般電機。
而且,上部電極15上連接有相當于本發明的焊接電流供應機構的焊接電源19(參照圖2)。焊接電源19供應焊接所需的電流(焊接電流)。這里,焊接電源19供應直流脈沖電流,但是也可以是供應交流電流的一種電源。
像這樣,讓氣缸13的活塞桿13a伸長從而降下上部電極15,并在把工件W夾入到兩電極15,16之間的狀態下,由焊接電流19對上部電極15供應電流。由此,焊接電流從上部電極15經由被夾入在兩電極15,16之間的工件W流到下部電極16(接地電極),從而能夠實施焊縫。
如上所述,氣缸13對上部電極15向下部電極16施壓,從而對被夾在兩電極15,16之間的工件W進行施壓。
而且,在基臺11或活動臺14上設置測距傳感器41。該測距傳感器41是用于測定到工件W的表面的距離D的測定機構。測距傳感器41以相對夾住工件W的電極輥15,16成預先確定的位置關系被固定在基臺11或活動臺14上。作為測距傳感器41可以使用例如非接觸式的激光測距儀、接觸式的線性尺度傳感器(linear scale sensor)、磁性尺度傳感器(magnet scale sensor)。
如圖5(a)所示,測距傳感器41測定在與直線L0平行的測定線L上距工件W的上表面的距離D。其中,直線L0連接上部電極15的旋轉中心O1和下部電極16的旋轉中心O2。直線L0和測定線L之間偏置距離F。
這里,在上部電極15和下部電極16之間夾住工件W的狀態下,把處于下述姿勢的焊縫裝置10上的由測距傳感器41測定的距工件W上表面的距離設定成距離D0。所述姿勢是指:連接上部電極15的旋轉中心O1和下部電極16的旋轉中心O2的直 線L0沿垂直方向(Z方向)延伸的姿勢。
并且,如圖3(b)所示,在焊縫裝置10處于預先確定的姿勢時,在上部電極15和下部電極16之間夾住工件W的狀態下,直線L0從垂直方向(Z方向)向由上部電極15和下部電極16夾住工件W的接觸點的移動方向(+Y方向)傾斜角度Rx。該角度Rx稱為傾斜角度。
這時,關于測距傳感器41測定的距工件W上表面的距離D1,下式(1)的關系成立。
D1=D0-F×sin(Rx)…(1)
并且,測距傳感器41實際測定的距離D1與對應于傾斜角度Rx而預先確定的距離D1m之間存在差異ΔD1的情況時,通過讓自動機20工作進行修正,從而消除該差異ΔD1。另外,該修正是在自動機20讓焊縫裝置10繞X軸(與由上部電極15和下部電極16夾住工件W的接觸點的移動方向以及垂直方向相正交的方向的軸)旋轉的方向上進行的。因此,在自動機20讓焊縫裝置10最初移動到所述預先確定的姿勢時,可以讓繞X軸旋轉的旋轉角度相對角度Rx具有預先設定的游隙(play)。
如圖2所示,控制裝置30是通過未被圖示的CPU等構成的電路單元。通過由CPU執行記憶體31中保存的控制程序或處理程序,控制裝置30起到控制氣缸13的氣缸控制部32、控制旋轉驅動機構17,18的旋轉驅動控制部33、控制焊接電源19的電源控制部34、被輸入測距傳感器41測定的信號并求出距離D0,D1的距離計算部35以及控制自動機20的自動機控制部36的功能,從而控制焊縫裝置10以及自動機20的操作。
記憶體31中除了存儲自動機20的教學數據(teaching data)以外,還存儲有對應焊接條件的氣缸器的活塞桿13a的移動量、旋轉驅動機構17,18的旋轉速度、焊接電源19供應的焊接電流值等焊接控制數據。另外,記憶體31中還存儲有對應了差異ΔD1的自動機20的修正數據。
通過CPU執行測定處理程序,控制裝置30起到測定機構的功能。該測定機構根據測距傳感器41輸入的測定信號求出距離D0,D1及差異ΔD1。此外,通過CPU執行控制程序,控制裝置30還起到修正機構的功能。該修正機構從記憶體31讀取基于距離D1的差異ΔD1的修正數據,并通過自動機20讓包含電極輥15,16的焊縫裝置10整體發生移動。
控制裝置30將控制信號分別發送給氣缸13、旋轉驅動機構17,18、焊接電源19及自動機20。所述控制信號由控制裝置30讀取對應焊接條件而存儲在記憶體31中的焊接控制數據、教學數據或修正數據而制成。
接著,參照附圖說明使用了上述焊縫系統100的本發明實施例中的焊縫方法。
如圖4中的流程圖所示,首先,在焊縫裝置10處于垂直的狀態(直線L0處于垂直的狀態)下,進行由測距傳感器41測定距工件W上表面的距離D0的第一測定步驟(步驟1)。
然后,在焊縫裝置10處于傾斜的狀態(直線L0傾斜角度Rx的狀態)時,進行由自動機20讓焊縫裝置10傾斜的傾斜步驟(步驟2)。并且,在這狀態下,進行由測距傳感器41測定距工件W上表面的距離D1的第二測定步驟(步驟3)。
接著,進行比較預先被存儲在記憶體31中的距離D1m和測定的距離D1的比較步驟(步驟4)。所述距離D1m是垂直狀態下的距離D0傾斜了角度Rx后的距離。
在比較步驟中,如果距離D1m和距離D1的差異ΔD1(D1m-D1的絕對值)是記憶體31中預先存儲的容許誤差α以內(步驟4:是)時,則實施焊縫(步驟5)。
在比較步驟中,如果差異ΔD1超過了容許誤差α(步驟4:否),則進行修正步驟(步驟6)。在修正步驟中,從記憶體31中讀取基于差異ΔD1的修正數據,通過自動機20讓焊縫裝置10發生移動,從而將傾斜角度修正成角度Rx(步驟6)。然后,再次執行測定步驟(步驟3)及比較步驟(步驟4)。
如上所述,在本實施例中,基于測距傳感器41測定的距離D0,D1(步驟1,步驟2)進行修正,使得直線L0傾斜角度Rx(步驟6)。
由此,即使傾斜角度與預先設定的角度Rx有差異,也能夠通過上述方法消除該差異。因此,能夠將電極輥15,16對工件W的按壓方向維持在恒定的傾斜角度Rx上,從而能夠維持良好的焊接精度。
另外,電極輥15,16在進行焊縫時漸漸被磨耗,而且通過修磨(dressing)進行整形。因此,電極輥15,16的直徑變小。但是,這里由于是通過式子(1)基于測距傳感器41測定時得到的距離D0來求出距離D1等,因此能夠將傾斜角度修正到預先設定的傾斜角度Rx上,而與電極輥15,16的直徑無關。
距離F越大,越能提高傾斜角度Rx的修正精度。但是,為了防止電極輥15,16與工件W的接觸點的軌跡偏離,測距傳感器41還被用于測定工件W的凸緣(flange) 端位置。在距離F增大時,有必要考慮凸緣端位置的測定精度下降。
另外,當在電極輥15,16和工件W的接觸點和從該接觸點離開距離F的工件W表面上的點之間,存在由工件W的形狀引起的高低差時,只要考慮該高低差來修正測距傳感器41求出的距離D0,D1即可。
以下,說明本發明的其他實施例。在該實施例中,如圖5(a)所示,在基臺11或活動臺14上設置作為測定距工件W上表面的距離D的測定機構的兩臺測距傳感器42,43。作為測距傳感器42,43例如可以采用非接觸式的激光測距儀、接觸式的線性尺度傳感器、磁性尺度傳感器。
兩臺測距傳感器42,43分別在與直線L0平行的測定線L上測定距工件W上表面的距離D。兩根測定線L偏置距離F。
另外,測距傳感器42,43按下述方式固定:在上部電極15和下部電極16之間夾住工件W的狀態下,在處于直線L0沿垂直方向(Z方向)延伸的姿勢的焊縫裝置10上,測距傳感器42,43測定的距工件W上表面的距離D0相等。
并且,如圖5(b)所示,在焊縫裝置10處于預先確定的姿勢時,在上部電極15和下部電極16之間夾住工件W的狀態下,直線L0從垂直方向(Z方向)向由上部電極15和下部電極16夾住工件W的接觸點的移動方向(+Y方向)傾斜角度Rx。
這時,可以通過下式(2)求出測距傳感器42測定的距工件W上表面的距離D1和測距傳感器43測定的距工件W上表面的距離D2的差ΔD(D1-D2的絕對值)。
ΔD=F×sin(Rx)…(2)
并且,讓自動機20工作從而進行修正,使得該差ΔD成為被存儲在記憶體31中且對應傾斜角度Rx而被預先設定的差ΔDm。另外,該修正是在自動機20讓焊縫裝置10繞X軸旋轉的方向上進行的。因此,在自動機20讓焊縫裝置10最初移動到所述預先確定的姿勢時,可以讓繞X軸旋轉的旋轉角度相對角度Rx具有預先設定的游隙。
如上所述,在本實施例中,基于兩臺測距傳感器42,43測定的距離的差ΔD進行修正,使得直線L0傾斜角度Rx。
由此,即使傾斜角度與預先設定的傾斜角度Rx有差異,也能夠通過上述方法消除其差異。因此,能夠將電極輥15,16對工件W的按壓方向維持在恒定的傾斜角度Rx上,從而能夠維持良好的焊接精度。
另外,雖然電極輥15,16的直徑會變小,但是由于是通過基于兩臺測距傳感器42,43測定的距離的差ΔD進行修正的,因此能夠將傾斜角度修正到預先設定的傾斜角度Rx上,而與電極輥15,16的直徑無關。
此外,與前述實施例相比,本實施例能夠讓距離F的數值變大,從而能夠提高傾斜角度的修正精度。另外,與前述實施例不同,無需下述步驟(步驟1):臨時控制上部電極15,從而將焊縫裝置10的姿勢控制在直線L0成垂直的狀態。
以下,對本發明的再一實施例進行說明。在該實施例中,如圖6(a)所示,在基臺11或活動臺14上設置作為測定機構的二維測距傳感器44。該測定機構沿電極輥15,16和工件W間的接觸點的移動方向(Y方向)測定距工件W上表面的距離D。例如采用非接觸式的激光測距儀作為二維測距傳感器44。
并且,如圖6(b)所示,在焊縫裝置10處于預先確定的姿勢時,在上部電極15和下部電極16之間夾住工件W的狀態下,直線L0從垂直方向(Z方向)向由上部電極15和下部電極16夾住工件W的接觸點的移動方向(+Y方向)傾斜角度Rx。
這時,二維測距傳感器44沿Y方向離散性地測定距工件W上表面的距離D。并且,可以采用線性插值法(linear interpolation method)并利用坐標y通過下式(3)來表述二維測距傳感器44測定的距離D(y)。
D(y)=A×y+B…(3)
然后,讓自動機20工作進行修正,使得在這里求得的系數A與系數Am的差ΔA成為0。其中,所述系數Am是對應傾斜角度Rx及工件W的焊接位置而預先被設定的被存儲在記憶體31中的數值。另外,該修正是在自動機20讓焊縫裝置10繞X軸旋轉的方向上進行的。因此,在自動機20讓焊縫裝置10最初移動到所述預先確定的姿勢時,可以讓繞X軸旋轉的旋轉角度相對角度Rx具有預先設定的游隙。
另外,在工件W的焊接位置的上表面是平面時,傾斜角度Rx通過下式(4)進行表述。
Rx=tan-1(A)…(4)
因此,也可以讓自動機20工作進行修正,使得在式子(4)中求得的傾斜角度Rx與預先設定的傾斜角度Rxm之間的差ΔRx成為0。
如上所述,在本實施例中,基于距離D(y)進行修正,使得直線L0傾斜成傾斜角度Rx。其中,所述距離D(y)是對二維測距傳感器44測定的多個距離進行插值 而求得的數值。
由此,即使傾斜角度與預先設定的傾斜角度Rx存在差異,也能夠通過上述方式消除其差異。因此,能夠將電極輥15,16對工件W的按壓方向維持在恒定的傾斜角度Rx上,從而能夠維持良好的焊接精度。
另外,雖然電極輥15,16的直徑會變小,但是由于是基于根據二維測距傳感器44測定的距離D(y)求得的系數A進行修正的,因此能夠將傾斜角度修正到預先設定的傾斜角度Rx上,而與電極輥15,16的直徑無關。而且,無需以下步驟(步驟1):將焊縫裝置10的姿勢控制在直線L0成垂直的狀態。
以上雖然就本發明的實施例進行了說明,但是本發明并不僅限于上述形態。例如,在上述實施例中說明了例如上部電極15是能夠上下活動、而下部電極16是被固定的形態。然而,并不僅限于該形態,也可以采用上部電極15受固定而下部電極16是能夠上下活動的形態,或者是上部電極15及下部電極16均能夠上下活動的形態。
而且,雖然對通過測定機構41~44測定距工件W上表面的距離的形態進行了說明,但是也不限于該形態,可以是測定距工件W下表面的距離。
標號說明
10 焊縫裝置
11 基臺
12 導軌
13 驅動機構,氣缸
13a 活塞桿
14 活動臺
15 上部電極,電極輥
16 下部電極,電極輥
17,18 旋轉驅動機構
19 焊接電源
20 自動機
21 基部
22 平衡機構
30 控制裝置(控制機構,測定機構,修正機構)
31 記憶體
32 氣缸控制部
33 旋轉驅動控制部
34 電源控制部
35 距離測定部
36 自動機控制部
41,42,43 測距傳感器(測定機構)
44 二維測距傳感器(測定機構)
100 焊縫系統
W 焊接物件

關 鍵 詞:
焊縫 方法 系統
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