CN110773886A - 控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制装置，根据工件的状态来决定焊接条件。该控制装置具备：工件状态监视部，其监视将来的焊接位置的上述工件的状态；焊接条件控制部，其计算基于将来以及过去的上述焊接位置的上述工件的状态的统计值，并根据上述统计值来决定上述焊接条件；以及焊接部，其根据上述焊接条件来进行当前的焊接位置的焊接。通过上述控制装置能够适当地控制焊接条件的切换。

Description

控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制装置，特别涉及能够适当地控制焊接条件的切换的控制装置。
背景技术
存在以下一种技术(参照图1)，在控制装置控制机器人而实施的焊接中，在机器人的臂末端安装焊接头和传感器，一边通过传感器监视焊接场所的状态一边实施焊接。根据该技术，当由于焊接而在工件产生了变形时，传感器检测该变形并反馈给控制装置，控制装置能够根据变形来变更焊接条件。例如通过摆动实施对接焊的控制装置按照图2所示的设定，根据工件间的间隙d来切换焊接时的摆动焊接的宽度。
日本特开2003-170284号公报公开以下一种能够进行激光束的摆动的激光焊接装置，在该激光焊接装置中，通过光学***传感器检测被焊接部的间隙量，根据检测数据来控制摆动焊接的宽度。
在现有的控制装置中，当传感器检测出的状态是焊接条件切换的阈值附近时，会产生频繁切换焊接条件的问题。
以按照图2所示的设定进行摆动焊接(weaving welding)的控制装置为例来说明该问题。该控制装置根据工件间的间隙是不满1mm或者是1mm以上，将摆动焊接的宽度决定为2mm或3mm。如图3所示，在以工件间的间隙随着焊接的进行而扩大的方式使工件对接进行摆动焊接时，工件间的间隙d和加工时间的经过之间的关系为图4的图表那样。
在图4的图表中，2点划线表示真正的(即理想的)工件间的间隙d与加工时间的经过之间的关系。根据该理想的关系，在工件间的间隙d为1mm以上的时间点，按照图2的设定，摆动焊接的宽度仅一次从2mm切换为3mm。但是实际上传感器检测出的工件间的间隙d大多会如图5所示那样具有偏差。将其表示在图表上的是图4的实线，由此可知传感器检测出的工件间的间隙d是非线形地进行推移。因此如图4右图(放大图)所示那样，工件间的间隙d有时会在摆动焊接宽度的切换阈值的1mm前后徘徊。
此时，如图4右图以及图6所示，控制装置会频繁地将摆动焊接的宽度切换为2mm或3mm。这样会产生抖动的现象，导致焊接质量下降。另外，不仅限于摆动焊接的宽度，例如在聚焦或激光频率等各种焊接条件下也会产生同样的问题。
发明内容
本发明用于解决该问题，其目的为提供一种能够适当地控制焊接条件的切换的控制装置。
本发明一个实施方式的控制装置根据工件的状态来决定焊接条件，该控制装置具备：工件状态监视部，其监视将来的焊接位置的上述工件的状态；焊接条件控制部，其计算基于将来以及过去的上述焊接位置的上述工件的状态的统计值，并根据上述统计值来决定上述焊接条件；以及焊接部，其根据上述焊接条件来进行当前的焊接位置的焊接。
本发明一个实施方式的控制装置中，上述焊接条件控制部在决定上述焊接条件后到上述统计值超过预定的阈值并发生变化为止的期间，不变更上述焊接条件。
本发明一个实施方式的控制装置中，上述工件的状态为焊接对象的多个工件间的宽度，上述统计值是上述工件间的宽度的平均值。
通过本发明能够提供一种能够适当地控制焊接条件的切换的控制装置。
附图说明
参照附图通过以下的实施例的说明来明确本发明的上述以及其他目的和特征。这些附图中：
图1是表示现有的焊接机以及控制装置的图。
图2是说明现有的焊接条件的决定方法的图。
图3是说明现有的焊接条件的决定方法的图。
图4是说明现有的焊接条件的决定方法的图。
图5是说明现有的焊接条件的决定方法的图。
图6是说明现有的焊接条件的决定方法的图。
图7表示本发明实施方式的控制装置的硬件结构的一例。
图8表示本发明实施方式的控制装置的功能结构的一例。
图9是表示工件状态监视部的动作的图。
图10是表示工件状态监视部的动作的图。
图11是表示焊接条件控制部的动作的图。
具体实施方式
图7是表示控制装置1的主要部件的概略的硬件结构图。控制装置1是进行包括激光焊接机20(参照图9)的焊接机的控制的装置。控制装置1具有CPU11、ROM12、RAM13、非易失性存储器14、总线10、轴控制电路16、伺服放大器17、接口181、接口182、接口183。控制装置1与伺服电动机50、输入输出装置60、热源控制装置70、传感器80连接。
CPU11是整体控制控制装置1的处理器。CPU11经由总线10读出存储在ROM12中的***程序，并按照***程序来控制控制装置1整体。
ROM12预先存储用于执行焊接机的各种控制等的***程序。
RAM13中暂时存储暂时的计算数据或显示数据、操作员经由输入输出装置60输入的数据或程序等。
非易失性存储器14例如通过未图示的电池进行备份，即使控制装置1的电源被切断也保持存储状态。非易失性存储器14存储从输入输出装置60输入的数据或程序等。存储在非易失性存储器14中的程序或数据可以在执行时以及使用时展开于RAM13。
轴控制电路16控制焊接机的动作轴。例如如图1那样在使用机器人时，轴控制电路16接受CPU11输出的轴的移动指令量，并将机器人的动作轴的移动指令输出给伺服放大器17。
伺服放大器17接受轴控制电路16输出的轴的移动指令，并驱动伺服电动机50。
伺服电动机50通过伺服放大器17进行驱动而使焊接机的动作轴运动。伺服电动机50典型地内置位置/速度检测器。位置/速度检测器输出位置/速度反馈信号，该信号被反馈给轴控制电路16，由此进行位置/速度的反馈控制。
另外，在图7中，轴控制电路16、伺服放大器17以及伺服电动机50分别示出一个，但是实际上准备了成为控制对象的焊接机所具备的轴的数量。
输入输出装置60是具备显示器或硬件键等的数据输入输出装置，典型地是操作面板。输入输出装置60使经由接口181从CPU11接受的信息显示在显示器上。输入输出装置60将从硬件键等输入的指令或数据等经由接口181传递给CPU11。
热源控制装置70是控制焊接的热源的装置。例如在激光焊接时，热源控制装置70是扫描控制装置，将激光指令输出给未图示的激光振荡器并控制激光输出。另外，将电动机指令输出给未图示的激光扫描仪并控制激光扫描仪的动作。热源控制装置70根据经由接口182从CPU11接受的信息来控制热源。
传感器80是检测焊接位置附近的工件状态的传感器，典型地是光学传感器。通常，传感器80是独立于激光扫描仪的装置，但是和激光扫描仪一起被安装在机器人的臂末端。传感器80将检测到的工件的状态经由接口183传递给CPU11。
图8是表示控制装置1的概略功能结构的框图。控制装置1具有工件状态监视部101、焊接条件控制部102、焊接部103。
如图9所示，工件状态监视部101使用传感器80监视当前的焊接位置的稍前的部分，换句话说监视预定时间后即将来的焊接位置，并测量工件间的间隙d。例如，工件状态监视部101按照控制周期，通过作为传感器80的光学摄像机来拍摄当前的焊接位置的稍前的部分并取得图像。工件状态监视部101能够使用所取得图像，通过公知的图像处理方法确定工件间的间隙d。工件状态监视部101将工件间的间隙d累积在未图示的存储区域中。由此生成工件间的间隙d的时序数据集。
焊接条件控制部102根据由工件状态监视部101生成的生成工件间的间隙d的时序数据集来计算工件间的间隙d的统计值。统计量优选能够消除工件间的间隙d的偏差，典型的是在包括当前的焊接位置的预定区间即时间宽度中取得的工件间的间隙d的平均值或中央值等。换句话说，是在将来以及过去的焊接位置等收集、累积的工件间的间隙d的平均值或中央值等。
如图10所示，在焊接机加工当前的焊接位置时，工件状态监视部101取得当前焊接位置的稍前的部分即将来的焊接位置的工件间的间隙d，之前已经取得、累积当前的焊接位置的工件间的间隙d或更加久远的焊接位置的工件间的间隙d。因此，焊接条件控制部102能够计算在包括当前的焊接位置的前后的区间所取得的工件间的间隙d的统计值。
另外，如图11所示，焊接条件控制部102如果一旦根据工件间的间隙d的统计值切换了焊接条件，则之后到工件间的间隙d的统计值超过预定的宽度(以下称为再切换阈值)并发生变动为止的期间最好不进行焊接条件的切换。另外，如图11所示，典型地在切换了焊接条件的时间点的工件间的间隙d的统计值上下分别设置一个再切换阈值。但是，也可以只在切换了焊接条件的时间点的工件间的间隙d的统计值上下任意一方设置再切换阈值。
在图11的图表中，2点划线表示工件间的间隙d的统计值与加工时间的经过之间的关系。该例子的焊接条件控制部102在工件间的间隙d的平均值为1mm以上的时间点，按照图2的设定将摆动焊接的宽度从2mm切换为3mm。之后，如图11右图(放大图)那样，传感器检测出的工件间的间隙d表示偏差，也有小于1mm的情况。但是，焊接条件控制部102在切换了焊接条件后到工件间的间隙d的平均值超过再切换阈值之间，不管传感器检测出的工件间的间隙d的值如何都不切换焊接条件。因此，能够抑制频繁进行焊接条件的切换的现象。
焊接部103使用由焊接条件控制部102决定的焊接条件来执行焊接加工。
如上所述，现有的控制装置根据当前的焊接位置的工件间的间隙d来决定焊接条件。因为直接使用了当前的焊接位置的工件间的间隙d，所以如果工件间的间隙d产生偏差，则焊接条件会频繁地进行切换。另一方面，在本实施方式中，使用在包括当前的焊接位置的前后的区间取得的工件间的间隙d的统计值来代替当前的焊接位置的工件间的间隙d。这样，将某种程度地消除工件间的间隙d的偏差。因此，也能够抑制焊接条件的频繁切换。
根据本实施方式，控制装置1不会直接使用来自传感器的信息，而使用预定的时间宽度的统计值来决定焊接条件。另外，控制装置1在进行焊接条件的再切换时，要求超过一定的阈值且统计值发生变动。这样，能够抑制如果按照来自传感器的信息进行焊接而产生的频繁的焊接条件的切换。
以上，说明了本发明的主要实施方式，但是本发明不仅限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。例如，在上述实施方式中，作为焊接的热源例示了激光，但是本发明不限于此而能够使用任意的热源。另外，在上述实施方式中，表示了根据工件间的间隙d来变更摆动焊接的宽度的例子，但是本发明不限于此，能够适用于根据工件的状态变更的任意的焊接条件。另外，在上述实施方式中，例示了作为统计值的工件间的间隙d的平均值，但是本发明不限于此，也可以采用能够消除工件间的间隙d的小变动的任意统计值。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不仅限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。

Claims (3)

1.一种控制装置，根据工件的状态来决定焊接条件，其特征在于，
该控制装置具备：
工件状态监视部，其监视将来的焊接位置的上述工件的状态；
焊接条件控制部，其计算基于将来以及过去的上述焊接位置的上述工件的状态的统计值，并根据上述统计值来决定上述焊接条件；以及
焊接部，其根据上述焊接条件来进行当前的焊接位置的焊接。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述焊接条件控制部在决定上述焊接条件后到上述统计值超过预定的阈值并发生变化为止的期间，不变更上述焊接条件。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述工件的状态为焊接对象的多个工件间的宽度，
上述统计值是上述工件间的宽度的平均值。
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