焊缝方法及系统
阅读：247发布：2020-05-12
专利汇可以提供焊缝方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且通过测距 传感器 (41)测定距被夹在 电极 辊(15、16)之间的 工件 (W)上表面的距离(步骤1、3)，测距传感器(41)相 对电极 辊(15、16)成预先确定的 位置 关系。基于测距传感器(41)测定的距离，让电极辊(15、16)相对工件(W)移动,使得连结电极辊(15、16)各个中心的直线(L0)与工件(W)上表面所成 角 度(Rx)成为预先设定的角度(步骤5)。，下面是焊缝方法及系统专利的具体信息内容。
1.一种焊缝方法，在多个焊接物件被夹在一对电极辊之间的状态下，让所述电极辊和所述焊接物件的接触点连续移动，通过对所述电极辊之间通电进行焊缝，该焊缝方法的特征在于具备测定步骤和修正步骤，
在所述测定步骤中，通过测定机构测定从所述测定机构至被夹在所述一对电极辊间的所述多个焊接物件的表面的距离，所述测定机构相对所述一对电极辊成预先确定的位置关系，
在所述修正步骤中，基于在所述测定步骤中求得的所述距离，让所述一对电极辊相对所述焊接物件移动，使得连结所述一对电极辊各个中心的直线与所述多个焊接物件的表面所成的角度成为预先设定的角度。
2.一种焊缝系统，在多个焊接物件被夹在一对电极辊之间的状态下，让所述电极辊和所述焊接物件的接触点连续移动，通过对所述电极辊之间通电进行焊缝，该焊缝系统的特征在于具备测定机构和修正机构，
所述测定机构相对所述一对电极辊成预先确定的位置关系，并测定从所述测定机构至被夹在所述一对电极辊之间的所述多个焊接物件的表面的距离，
所述修正机构基于所述测定机构测定的距离，让所述一对电极辊相对所述焊接物件移动，使得连结所述一对电极辊各个中心的直线与所述多个焊接物件的表面所成的角度成为预先设定的角度。
焊缝方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及焊缝方法及焊缝系统。
背景技术
[0003] 另外，在专利文献1中记载有下述技术：测定与在焊接点处电极辊对焊接物件进行施压的方向和在焊接点处自动机送出焊接物件的方向正交的方向上的负荷，并对应测定的负荷以施压方向为转动中心，让电极辊转动，从而对轨道进行修正。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本特开2010-158692号公报
发明内容
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 然而，在进行焊缝时，如果电极辊对焊接物件的按压方向没有被维持在恒定，则焊接状态并不恒定。特别是当焊接物件的焊接部的形状是带圆形而不是平面时、或者构成焊接物件的金属薄板的厚度有差异时等，电极辊对焊接物件的按压方向容易发生变化。
[0009] 本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种能够将电极辊相对焊接物件的按压方向维持在恒定的焊缝方法及焊缝系统。
[0010] 用于解决课题的手段
[0011] 本发明的焊缝方法具有以下内容。在多个焊接物件被夹在一对电极辊之间的状态下，让所述电极辊和所述焊接物件的接触点连续移动，通过对所述电极辊之间通电进行焊缝，该焊缝方法的特征在于具备测定步骤和修正步骤，在所述测定步骤中，通过测定机构测定距被夹在所述一对电极辊间的所述多个焊接物件的表面的距离，所述测定机构相对所述一对电极辊成预先确定的位置关系，在所述修正步骤中，基于在所述测定步骤中求得的所述距离，让所述一对电极辊相对所述焊接物件移动，使得连结所述一对电极辊各个中心的直线与所述多个焊接物件的表面所成的角度成为预先设定的角度。
[0012] 根据本发明的焊缝方法，基于测定机构测定的距离，让一对电极辊相对焊接物件移动从而进行修正，使得连结一对电极辊各个中心的直线与所述多个焊接物件的表面所成的角度(以下将该角度称为“倾斜角度”)成为预先设定的角度。因此，当倾斜角度没有成为预先被设定的角度时，通过让一对电极辊相对焊接物件移动，倾斜角度被修正为预先设定的角度，从而能够将电极辊相对焊接物件的按压方向的角度维持在恒定。
[0014] 本发明的焊缝系统具有以下内容。在多个焊接物件被夹在一对电极辊之间的状态下，让所述电极辊和所述焊接物件的接触点连续移动，通过对所述电极辊之间通电进行焊缝，该焊缝系统的特征在于具备测定机构和修正机构，所述测定机构相对所述一对电极辊成预先确定的位置关系，并测定距被夹在所述一对电极辊之间的所述多个焊接物件的表面的距离，所述修正机构基于所述测定机构测定的距离，让所述一对电极辊相对所述焊接物件移动，使得连结所述一对电极辊各个中心的直线与所述多个焊接物件的表面所成的角度成为预先设定的角度。
[0015] 根据本发明的焊缝系统，修正机构基于测定机构测定的距离，让一对电极辊相对焊接物件移动从而进行修正，使得倾斜角度成为预先设定的角度。因此，当倾斜角度没有成为预先被设定的角度时，通过让一对电极辊相对焊接物件移动，倾斜角度被修正成预先设定的角度，从而能够将电极辊相对焊接物件的按压方向的角度维持在恒定。附图说明
[0016] 图1是表示本发明的实施例中焊缝系统的整体构成的概略图。
[0017] 图2是表示焊缝系统整体构成的框图。
[0018] 图3是表示电极辊与工件之间关系的说明图，其中(a)表示垂直状态，(b)表示倾斜状态。
[0019] 图4是用于说明本发明的实施例中的焊缝方法的流程图。
[0020] 图5是表示本发明另一实施例中电极辊与工件之间关系的说明图，其中(a)表示垂直状态，(b)表示倾斜状态。
[0021] 图6是表示本发明另一实施例中电极辊与工件之间关系的说明图，其中(a)表示垂直状态，(b)表示倾斜状态。
具体实施方式
[0023] 如图1所示，工件W通过焊缝装置10实施焊接。该焊缝装置10通过未被图示的固定台被固定在预先确定的位置上。该焊缝装置10通过自动机20沿预先确定的轨迹被移动。参照图2，焊缝系统100具备控制焊缝装置10及自动机(robot)20并相当于本发明的控制机构的控制装置30。
[0024] 自动机20是一种通过关节联结了多个臂部(arm)的六轴自动机等多关节自动机，并被固定在基部(base)21上。虽未被图示，自动机20在其各关节上具备伺服电机(servo motor)等驱动机构、测定伺服电机的轴角度的编码器(encoder)等测定机构。自动机20构成为通过控制装置30能够进行反馈控制。
[0025] 在位于自动机20的顶端位置的臂部的顶端设置有平衡机构(equalizing mechanism)22。焊缝装置10通过平衡机构22被弹性支承在自动机20的臂部顶端部。因此，即使在焊接对象部分上有轻微的变动，也能够让焊缝装置10追随其变动。
[0028] 在活动台14上轴支承有上部电极15。下部电极16受基台11轴支承。因此，下部电极16被设置在规定高度的位置上，上部电极15被配置成相对下部电极16能够上下活动。另外，上部电极15及下部电极16是圆盘状的电极，也统一称作电极辊15,16。
[0029] 在电极辊15,16上分别连接有旋转驱动机构17,18。旋转驱动机构17,18用于分别按照预先设定的旋转方向和预先设定的旋转速度驱动所述电极辊15,16旋转。这里，旋转驱动机构17,18是伺服电机。但是旋转驱动机构17,18也可以是具备脉冲马达、旋转编码器等一般电机。
[0030] 而且，上部电极15上连接有相当于本发明的焊接电流供应机构的焊接电源19(参照图2)。焊接电源19供应焊接所需的电流(焊接电流)。这里，焊接电源19供应直流脉冲电流，但是也可以是供应交流电流的一种电源。
[0031] 像这样，让气缸13的活塞杆13a伸长从而降下上部电极15，并在把工件W夹入到两电极15,16之间的状态下，由焊接电流19对上部电极15供应电流。由此，焊接电流从上部电极15经由被夹入在两电极15,16之间的工件W流到下部电极16(接地电极)，从而能够实施焊缝。
[0032] 如上所述，气缸13对上部电极15向下部电极16施压，从而对被夹在两电极15,16之间的工件W进行施压。
[0033] 而且，在基台11或活动台14上设置测距传感器41。该测距传感器41是用于测定到工件W的表面的距离D的测定机构。测距传感器41以相对夹住工件W的电极辊15,16成预先确定的位置关系被固定在基台11或活动台14上。作为测距传感器41可以使用例如非接触式的激光测距仪、接触式的线性尺度传感器(linear scale sensor)、磁性尺度传感器(magnet scale sensor)。
[0034] 如图5(a)所示，测距传感器41测定在与直线L0平行的测定线L上距工件W的上表面的距离D。其中，直线L0连接上部电极15的旋转中心O1和下部电极16的旋转中心O2。直线L0和测定线L之间偏置距离F。
[0035] 这里，在上部电极15和下部电极16之间夹住工件W的状态下，把处于下述姿势的焊缝装置10上的由测距传感器41测定的距工件W上表面的距离设定成距离D0。所述姿势是指：连接上部电极15的旋转中心O1和下部电极16的旋转中心O2的直线L0沿垂直方向(Z方向)延伸的姿势。
[0036] 并且，如图3(b)所示，在焊缝装置10处于预先确定的姿势时，在上部电极15和下部电极16之间夹住工件W的状态下，直线L0从垂直方向(Z方向)向由上部电极15和下部电极16夹住工件W的接触点的移动方向(+Y方向)倾斜角度Rx。该角度Rx称为倾斜角度。
[0037] 这时，关于测距传感器41测定的距工件W上表面的距离D1，下式(1)的关系成立。
[0038] D1＝D0－F×sin(Rx)…(1)
[0039] 并且，测距传感器41实际测定的距离D1与对应于倾斜角度Rx而预先确定的距离D1m之间存在差异ΔD1的情况时，通过让自动机20工作进行修正，从而消除该差异ΔD1。另外，该修正是在自动机20让焊缝装置10绕X轴(与由上部电极15和下部电极16夹住工件W的接触点的移动方向以及垂直方向相正交的方向的轴)旋转的方向上进行的。因此，在自动机20让焊缝装置10最初移动到所述预先确定的姿势时，可以让绕X轴旋转的旋转角度相对角度Rx具有预先设定的游隙(play)。
[0040] 如图2所示，控制装置30是通过未被图示的CPU等构成的电路单元。通过由CPU执行记忆体31中保存的控制程序或处理程序，控制装置30起到控制气缸13的气缸控制部32、控制旋转驱动机构17,18的旋转驱动控制部33、控制焊接电源19的电源控制部34、被输入测距传感器41测定的信号并求出距离D0，D1的距离计算部35以及控制自动机20的自动机控制部36的功能，从而控制焊缝装置10以及自动机20的操作。
[0041] 记忆体31中除了存储自动机20的教学数据(teaching data)以外，还存储有对应焊接条件的气缸器的活塞杆13a的移动量、旋转驱动机构17，18的旋转速度、焊接电源19供应的焊接电流值等焊接控制数据。另外，记忆体31中还存储有对应了差异ΔD1的自动机20的修正数据。
[0042] 通过CPU执行测定处理程序，控制装置30起到测定机构的功能。该测定机构根据测距传感器41输入的测定信号求出距离D0，D1及差异ΔD1。此外，通过CPU执行控制程序，控制装置30还起到修正机构的功能。该修正机构从记忆体31读取基于距离D1的差异ΔD1的修正数据，并通过自动机20让包含电极辊15,16的焊缝装置10整体发生移动。
[0043] 控制装置30将控制信号分别发送给气缸13、旋转驱动机构17,18、焊接电源19及自动机20。所述控制信号由控制装置30读取对应焊接条件而存储在记忆体31中的焊接控制数据、教学数据或修正数据而制成。
[0044] 接着，参照附图说明使用了上述焊缝系统100的本发明实施例中的焊缝方法。
[0045] 如图4中的流程图所示，首先，在焊缝装置10处于垂直的状态(直线L0处于垂直的状态)下，进行由测距传感器41测定距工件W上表面的距离D0的第一测定步骤(步骤1)。
[0046] 然后，在焊缝装置10处于倾斜的状态(直线L0倾斜角度Rx的状态)时，进行由自动机20让焊缝装置10倾斜的倾斜步骤(步骤2)。并且，在这状态下，进行由测距传感器41测定距工件W上表面的距离D1的第二测定步骤(步骤3)。
[0047] 接着，进行比较预先被存储在记忆体31中的距离D1m和测定的距离D1的比较步骤(步骤4)。所述距离D1m是垂直状态下的距离D0倾斜了角度Rx后的距离。
[0048] 在比较步骤中，如果距离D1m和距离D1的差异ΔD1(D1m－D1的绝对值)是记忆体31中预先存储的容许误差α以内(步骤4：是)时，则实施焊缝(步骤5)。
[0049] 在比较步骤中，如果差异ΔD1超过了容许误差α(步骤4：否)，则进行修正步骤(步骤6)。在修正步骤中，从记忆体31中读取基于差异ΔD1的修正数据，通过自动机20让焊缝装置10发生移动，从而将倾斜角度修正成角度Rx(步骤6)。然后，再次执行测定步骤(步骤3)及比较步骤(步骤4)。
[0050] 如上所述，在本实施例中，基于测距传感器41测定的距离D0，D1(步骤1，步骤2)进行修正，使得直线L0倾斜角度Rx(步骤6)。
[0051] 由此，即使倾斜角度与预先设定的角度Rx有差异，也能够通过上述方法消除该差异。因此，能够将电极辊15,16对工件W的按压方向维持在恒定的倾斜角度Rx上，从而能够维持良好的焊接精度。
[0052] 另外，电极辊15，16在进行焊缝时渐渐被磨耗，而且通过修磨(dressing)进行整形。因此，电极辊15,16的直径变小。但是，这里由于是通过式子(1)基于测距传感器41测定时得到的距离D0来求出距离D1等，因此能够将倾斜角度修正到预先设定的倾斜角度Rx上，而与电极辊15,16的直径无关。
[0053] 距离F越大，越能提高倾斜角度Rx的修正精度。但是，为了防止电极辊15,16与工件W的接触点的轨迹偏离，测距传感器41还被用于测定工件W的凸缘(flange)端位置。在距离F增大时，有必要考虑凸缘端位置的测定精度下降。
[0054] 另外，当在电极辊15，16和工件W的接触点和从该接触点离开距离F的工件W表面上的点之间，存在由工件W的形状引起的高低差时，只要考虑该高低差来修正测距传感器41求出的距离D0，D1即可。
[0055] 以下，说明本发明的其他实施例。在该实施例中，如图5(a)所示，在基台11或活动台14上设置作为测定距工件W上表面的距离D的测定机构的两台测距传感器42，43。作为测距传感器42，43例如可以采用非接触式的激光测距仪、接触式的线性尺度传感器、磁性尺度传感器。
[0056] 两台测距传感器42,43分别在与直线L0平行的测定线L上测定距工件W上表面的距离D。两根测定线L偏置距离F。
[0057] 另外，测距传感器42,43按下述方式固定：在上部电极15和下部电极16之间夹住工件W的状态下，在处于直线L0沿垂直方向(Z方向)延伸的姿势的焊缝装置10上，测距传感器42,43测定的距工件W上表面的距离D0相等。
[0058] 并且，如图5(b)所示，在焊缝装置10处于预先确定的姿势时，在上部电极15和下部电极16之间夹住工件W的状态下，直线L0从垂直方向(Z方向)向由上部电极15和下部电极16夹住工件W的接触点的移动方向(+Y方向)倾斜角度Rx。
[0059] 这时，可以通过下式(2)求出测距传感器42测定的距工件W上表面的距离D1和测距传感器43测定的距工件W上表面的距离D2的差ΔD(D1-D2的绝对值)。
[0060] ΔD＝F×sin(Rx)…(2)
[0061] 并且，让自动机20工作从而进行修正，使得该差ΔD成为被存储在记忆体31中且对应倾斜角度Rx而被预先设定的差ΔDm。另外，该修正是在自动机20让焊缝装置10绕X轴旋转的方向上进行的。因此，在自动机20让焊缝装置10最初移动到所述预先确定的姿势时，可以让绕X轴旋转的旋转角度相对角度Rx具有预先设定的游隙。
[0062] 如上所述，在本实施例中，基于两台测距传感器42,43测定的距离的差ΔD进行修正，使得直线L0倾斜角度Rx。
[0063] 由此，即使倾斜角度与预先设定的倾斜角度Rx有差异，也能够通过上述方法消除其差异。因此，能够将电极辊15,16对工件W的按压方向维持在恒定的倾斜角度Rx上，从而能够维持良好的焊接精度。
[0064] 另外，虽然电极辊15,16的直径会变小，但是由于是通过基于两台测距传感器42,43测定的距离的差ΔD进行修正的，因此能够将倾斜角度修正到预先设定的倾斜角度Rx上，而与电极辊15,16的直径无关。
[0065] 此外，与前述实施例相比，本实施例能够让距离F的数值变大，从而能够提高倾斜角度的修正精度。另外，与前述实施例不同，无需下述步骤(步骤1)：临时控制上部电极15，从而将焊缝装置10的姿势控制在直线L0成垂直的状态。
[0066] 以下，对本发明的再一实施例进行说明。在该实施例中，如图6(a)所示，在基台11或活动台14上设置作为测定机构的二维测距传感器44。该测定机构沿电极辊15,16和工件W间的接触点的移动方向(Y方向)测定距工件W上表面的距离D。例如采用非接触式的激光测距仪作为二维测距传感器44。
[0067] 并且，如图6(b)所示，在焊缝装置10处于预先确定的姿势时，在上部电极15和下部电极16之间夹住工件W的状态下，直线L0从垂直方向(Z方向)向由上部电极15和下部电极16夹住工件W的接触点的移动方向(+Y方向)倾斜角度Rx。
[0068] 这时，二维测距传感器44沿Y方向离散性地测定距工件W上表面的距离D。并且，可以采用线性插值法(linear interpolation method)并利用坐标y通过下式(3)来表述二维测距传感器44测定的距离D(y)。
[0069] D(y)＝A×y+B…(3)
[0070] 然后，让自动机20工作进行修正，使得在这里求得的系数A与系数Am的差ΔA成为0。其中，所述系数Am是对应倾斜角度Rx及工件W的焊接位置而预先被设定的被存储在记忆体31中的数值。另外，该修正是在自动机20让焊缝装置10绕X轴旋转的方向上进行的。因此，在自动机20让焊缝装置10最初移动到所述预先确定的姿势时，可以让绕X轴旋转的旋转角度相对角度Rx具有预先设定的游隙。
[0071] 另外，在工件W的焊接位置的上表面是平面时，倾斜角度Rx通过下式(4)进行表述。
[0072] Rx＝tan-1(A)…(4)
[0073] 因此，也可以让自动机20工作进行修正，使得在式子(4)中求得的倾斜角度Rx与预先设定的倾斜角度Rxm之间的差ΔRx成为0。
[0074] 如上所述，在本实施例中，基于距离D(y)进行修正，使得直线L0倾斜成倾斜角度Rx。其中，所述距离D(y)是对二维测距传感器44测定的多个距离进行插值而求得的数值。
[0075] 由此，即使倾斜角度与预先设定的倾斜角度Rx存在差异，也能够通过上述方式消除其差异。因此，能够将电极辊15,16对工件W的按压方向维持在恒定的倾斜角度Rx上，从而能够维持良好的焊接精度。
[0076] 另外，虽然电极辊15,16的直径会变小，但是由于是基于根据二维测距传感器44测定的距离D(y)求得的系数A进行修正的，因此能够将倾斜角度修正到预先设定的倾斜角度Rx上，而与电极辊15,16的直径无关。而且，无需以下步骤(步骤1)：将焊缝装置10的姿势控制在直线L0成垂直的状态。
[0077] 以上虽然就本发明的实施例进行了说明，但是本发明并不仅限于上述形态。例如，在上述实施例中说明了例如上部电极15是能够上下活动、而下部电极16是被固定的形态。然而，并不仅限于该形态，也可以采用上部电极15受固定而下部电极16是能够上下活动的形态，或者是上部电极15及下部电极16均能够上下活动的形态。
[0078] 而且，虽然对通过测定机构41～44测定距工件W上表面的距离的形态进行了说明，但是也不限于该形态，可以是测定距工件W下表面的距离。
[0079] 标号说明
[0080] 10 焊缝装置
[0081] 11 基台
[0082] 12 导轨
[0083] 13 驱动机构，气缸
[0084] 13a 活塞杆
[0085] 14 活动台
[0086] 15 上部电极，电极辊
[0087] 16 下部电极，电极辊
[0088] 17，18 旋转驱动机构
[0089] 19 焊接电源
[0090] 20 自动机
[0091] 21 基部
[0092] 22 平衡机构
[0093] 30 控制装置(控制机构，测定机构，修正机构)
[0094] 31 记忆体
[0095] 32 气缸控制部
[0096] 33 旋转驱动控制部
[0097] 34 电源控制部
[0098] 35 距离测定部
[0099] 36 自动机控制部
[0100] 41,42,43 测距传感器(测定机构)
[0101] 44 二维测距传感器(测定机构)
[0102] 100 焊缝系统
[0103] W 焊接物件
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
焊缝热门专利
-
3 差动总成的焊缝
-
8 焊缝探伤装置
-
9 焊缝磨平装置
-
10 一种蜡模焊缝修整装置
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈