TWI440520B - 針腳脈衝焊接方法 - Google Patents

Description

針腳脈衝焊接方法

本發明是關於一種可將對於薄板的母材所給與熱的影響抑制到最小限度的同時進行焊接的針腳脈衝焊接方法。

所謂針腳脈衝焊接，是指控制焊接時的加熱與冷卻，而將針對母材所給與熱的影響抑制到最小限度的焊接法。舉例來說，日本專利特開平6-55268號公報揭露了以薄板焊接的自動化為目的的焊接法。根據此文獻所揭露的焊接方法，與習用的薄板焊接相比，可提升焊接後的外觀，並減低因焊接所造成的變形量。

此文獻所揭露的手段為，在焊接器停止的狀態下在預定時間內產生電弧以使得母材熔融，在設定時間經過後停止電弧，並使焊接器移動至熔融部的外緣附近的電弧再開始點。

其次，參閱第十三圖所示的針腳脈衝焊接裝置51以說明關於此習用技術。

如第十三圖所示，操作器M針對成品W自動地進行電弧焊接。操作器M具備了上臂53、下臂54、腕部55以及驅動三者轉動的複數個伺服馬達(未顯示於圖)。

電弧焊接器T裝設於操作器M的上臂53的先端。電弧焊接器T將由捲線軸56所捲繞的直徑約1mm的焊接線57引導至成品W所教示的焊接位置。焊接電源WP將焊接電源供給至電弧焊接器T與成品W之間。於焊接成品W之際，焊接線57會從電弧焊接器T的先端突出期望的長度Ew。一般來說，長度Ew為約15mm。為配合焊接處的開槽形狀與焊接條件等，作業者會使用教導式懸吊系統(teach pendant)TP將長度Ew調整成期望的長度。

導管電纜(conduit cable)52的內部具備了用以引導焊接線57的圈筒(coil liner)。導管電纜52連接於焊接器T。導管電纜52將來自焊接電源WP的電力及來自氣體壓縮筒58的保護氣體供給至電弧焊接器T。

教導式懸吊系統TP是可搬式操作盤。教導式懸吊系統TP被用來設定為進行操作器M的動作、針腳脈衝焊接的必要條件，具體來說是用來設定焊接電流、焊接電壓、移動速度、移動間隔、焊接時間及冷卻時間等。作業者是使用教導式懸吊系統TP，隨同操作器M的動作而作成設定上述各種條件的作業程序。

機器控制裝置RC控制操作器M的焊接動作。機器控制裝置RC具備了主控制部、動作控制部、及伺服驅動器(未顯示於圖)等。作業者基於由教導式懸吊系統TP所教示的作業程序，由伺服驅動器針對操作器M的各伺服馬達而輸出動作控制信號，使得操作器M的複數個軸分別回轉。操作器M的伺服馬達具備了編碼器(未顯示於圖)。機器控制裝置RC利用來自編碼器(未顯示於圖)的輸出信號而獲知焊接器T的現在位置。因此，機器控制裝置RC能夠控制焊接器T的先端。

實施針腳脈衝焊接的位置是藉由將被記憶於作業程式中的作業線利用所設定的移動間隔而分割，而被預先算出。以下，將分割作業線而設定的各位置分別稱為作業位置。焊接器T的先端依序被引導至所算出的作業位置。在重覆以下的焊接、移動、冷卻的同時以進行針腳脈衝焊接。

其次，參閱第十四圖以說明關於針腳脈衝焊接。

焊接線57從焊接器T的先端突出。保護氣體G從焊接開始直到焊接結束時以恆常一定的流量從電弧焊接器T被吹出。

第十四圖之(a)顯示電弧產生時的樣子。基於所設定的焊接電流及焊接電壓，於作業位置P1上，在焊接線57的先端與成品W之間產生電弧A。成品W上，焊接線57因熔融而產生了熔融池Y。自電弧A產生開始，於所設定的焊接時間經過後，便停止電弧A。

第十四圖之(b)顯示電弧停止後的樣子。電弧停止後，直到所設定的冷卻時間經過，皆維持焊接後的狀態。亦即，在與焊接時同樣地使得操作器M及焊接器T停止的狀態下，從電弧焊接器T僅吹出保護氣體G。熔融池Y實質上由保護氣體G所冷卻而凝固。其結果是，形成了焊接痕Y’。

第十四圖(c)顯示使得電弧焊接器T移動至下一作業位置P2的樣子。於冷卻時間經過後，使得焊接器T移動至作業線方向。藉此，焊接器T會移動至從作業位置P1僅距離預先設定的移動間隔Mp的下一作業位置P2。此時的移動速度是預先設定的。移動間隔如第十四圖(c)所示，與自作業位置P1開始直到熔融池Y凝固的焊接痕Y’的外周緣的焊接線57的移動距離相同。

第十四圖(d)顯示作業位置P2中電弧A再產生時的樣子。在焊接痕Y’的端部新形成熔融池Y而進行焊接。如此，在針腳脈衝焊接裝置51中，交互地重覆產生電弧而焊接的狀態以及冷卻及移動的狀態。其結果是，讓焊接痕重疊成鱗狀，而在成品W上形成焊接泡。

如第十五圖所示，各作業位置P1~P4是藉由將作業線L利用預定的移動間隔Mp分割而被分別算出。最初的作業位置P1上形成了焊接痕Sc。此外，從作業位置P1在作業線方向Dr上僅距離間隔Mp的作業位置P2上，也形成了同樣的焊接痕Sc。即使在作業位置P3以下亦依序形成焊接痕Sc。如此，焊接痕形成為重疊成鱗狀的結果是，形成焊接泡B。

在上述的針腳脈衝焊接中，薄板的母材被當作電弧焊接的對象。一般來說，為形成寬度較寬的焊接泡，有必要進行高電流或長時間的焊接。然而，在此場合下，由於加熱變大，薄板的母材會熔融而掉落，而無法形成寬度較寬的焊接泡。

本發明的目的在於提供一種針腳脈衝焊接方法，即使在薄板的母材上也能夠輕易地形成寬度較寬的焊接泡。

為了達成上述目的，根據本發明的第一態樣，提供一種針腳脈衝焊接方法，是在將焊接器移動至作業線上的作業位置進行焊接後，藉由在從作業位置僅距離預定的移動間隔的下一作業位置上重覆進行焊接，重疊各作業位置上所形成的焊接痕，而在成品上形成焊接泡。在該針腳脈衝焊接方法中，首先，在包含作業位置、且在作業線方向及與作業線垂直的方向上具有預定的尺寸的區域上，產生焊接軌道。同時，在遵從該焊接軌道而使得焊接器的先端移動的同時進行焊接。

[第一實施形態]

以下，參照圖面說明關於本發明的第一實施形態。

如第一圖所示，在第一實施形態的針腳脈衝焊接裝置1中，機器控制裝置RC及教導式懸吊系統TP與第十三圖所示的習知技術不同。在第一圖中，省略了第十三圖所示的操作器M、焊接電源AP、捲線軸56、氣體壓縮筒58等。以下，說明關於構成本發明的主要部分的機器控制裝置RC及教導式懸吊系統TP。

機器控制裝置RC控制操作器M的焊接動作。機器控制裝置RC具備了主控制部3、動作控制部11、驅動指令部12、硬碟4、作為暫時的計算區域的RAM5、作為中央演算處理裝置的CPU6、主導焊接的控制的焊接控制部13、以及伺服驅動器(未顯示於圖)，其是經由匯流排(未顯示於圖)而彼此連接。動作控制部11執行操作器M的軌跡演算等，並將其演算結果當成驅動信號而輸出至驅動指令部12。驅動指令部12輸出用以控制操作器M的各伺服馬達的轉動的伺服控制信號。硬碟4記憶作業程序及各種參數等。

教導式懸吊系統TP具備了顯示各種資訊的顯示部41、以及設定操作器M的移動目標位置、動作參數等的各種條件的設定部42。由設定部42所輸入的各種條件等被輸入至機器控制裝置RC的主控制部3。

主控制部3具備了教示處理部20、顯示處理部21、及解釋實行部22。作為針腳脈衝焊接條件Tc的焊接電流、焊接電壓、移動速度Ms、移動間隔Mp、冷卻時間Ct及軌道圖形Kp、以及其參數Pm，從設定部42被輸入至教示處理部20。教示處理部20將上述的各種條件記憶於硬碟4。顯示處理部21因應必要而將被輸入的各種資料顯示於教導式懸吊系統TP的顯示部41。軌道圖形Kp是焊接於包含作業位置的區域時的軌道圖形。動作控制部11基於軌道圖形Kp及其參數Pm而生成焊接軌道。

第二圖之(a)~(f)所示的複數個圖形在硬碟4中被預先記憶成軌道圖形群Kg。軌道圖形群Kg與名稱及形狀一起被顯示於教導式懸吊系統TP的顯示部41。因此，作業者在視覺上能夠理解軌道圖形。此外，作業者也能夠選擇任何一個軌道圖形。

為了實現寬度極寬的焊接泡，作為軌道圖形群Kg的構成中包含圓、橢圓、或螺旋為佳。在螺旋的場合下，如第二圖之(c)~(f)所示，具體地先決定幾個圖形，以便能夠想像螺旋的開始位置及轉動方向等為佳。

其次，因應圓或橢圓的軌道圖形，說明關於動作控制部11所生成的焊接軌道。一開始，參照第三圖之(a)、(b)以說明關於成為生成焊接軌道時的基準的焊接線座標系。

第三圖之(a)顯示相對於作業線L垂直地配置焊接器T的狀態。第三圖之(b)顯示相對於作業線L斜向地配置焊接器T的狀態。第三圖之(a)、(b)所示的作業線L是將接合成品W1與成品W2時的焊接開始點Sp(以下稱為開始點Sp)以及焊接結束點Ep(以下稱為結束點Ep)相結合的線。作業線方向Dr是使得焊接器T從開始點Sp往結束點Ep行進的方向。與先前技術相同，藉由以移動間隔Mp分割作業線L，可在作業線L上算出複數個作業位置。作業位置Pn顯示複數個作業位置中的一個。以下，說明關於在包含作業位置Pn的區域上定義焊接線座標系的方法。在其他的作業位置也可利用相同的方法定義焊接線座標系。

焊接線座標系是基於作業位置Pn中焊接器T的先端的位置姿勢資訊(即，作業線方向成分及基礎座標系中的位置姿勢座標值)而如以下之定義。

如第三圖之(a)所示，將原點設定為作業位置Pn。將包含作業位置Pn的作業線方向Dr設定為Z+方向。此外，將插通於焊接器T內的焊接線(未顯示於圖)的引入方向設定為X+方向。再者，將右側座標系中與Z+方向及X+方向垂直的方向設定為Y+方向。將如此設定的座標系定義為焊接線座標系。焊接軌道可在YZ平面上被算出。

如第三圖之(b)所示，若是斜向地配置焊接器T，可在包含作業位置Pn、且與焊接線座標系的Z軸垂直的平面H上投影焊接器T。同時，將被投影在平面H上的焊接器T’中的焊接線的引入方向設定為X+方向。其他則與第三圖之(a)相同。

在此場合下，作業線L雖然是直線，但在作業線L是圓弧的場合下，可將圓弧的接線做為作業線L。藉此，與上述的方法相同，能夠定義出焊接線座標系。

其次，以焊接線座標系為基準，參照第四圖以說明關於生成圓焊接軌道及橢圓焊接軌道的方法。

第四圖中，作業位置Pn、焊接器T、成品W1、成品W2、開始點Sp、結束點Ep、作業線L、作業線方向Dr、及焊接線座標系的XYZ方向皆與第三圖之(a)、(b)相同。

圓焊接軌道Kc被生成在包含作業位置Pn、且在與作業線方向Dr及作業線L垂直的方向上具有預定的尺寸的區域內。此外，作業位置Pn被設定為焊接開始結束位置Wp。亦即，從這個焊接開始結束位置Wp開始焊接，在圓焊接軌道Kc上順著轉動方向Rd環繞一周，而在焊接開始結束位置Wp上結束焊接。

圓半徑Cr及轉動方向Rd被設定為圓焊接軌道的參數Pm。圓半徑Cr是決定焊接痕的寬度(即，泡寬)的參數。也可以使用圓直徑來取代圓半徑。轉動方向Rd是在使得焊接器T沿著圓焊接軌道移動之際，用以決定對於作業線方向Dr的轉動方向(即，右轉動或左轉動)的參數。

圓焊接軌道Kc如以下方式被生成。將從作業位置Pn在作業線方向Dr上僅距離圓半徑Cr的位置設定為圓的中心位置Cc。同時，在YZ平面上，算出以中心位置Cc為中心的圓半徑Cr的圓的軌道。基於公知的函數等能夠輕易地算出此一圓軌道。此外，將作業位置Pn設定為焊接開始結束位置Wp。如此，包含作業位置Pn的作業線方向側的區域(即，從作業位置Pn在作業線方向上偏移的位置)上便可生成圓焊接軌道Kc。

利用與圓焊接軌道相同的方法，也能夠生成橢圓焊接軌道。亦即，取代圓半徑Cr，可將橢圓焊接軌道的左右方向的半徑與行進方向的半徑分別設定為參數Pm。左右方向及行進方向的半徑也可以是直徑。其分別相當於畫出焊接軌道的橢圓的長軸值及短軸值。

將從作業位置Pn在作業線方向Dr上僅距離行進方向的半徑的位置設定為橢圓的中心位置Cc。同時，在YZ平面上，算出具有左右方向的半徑與行進方向的半徑的橢圓的軌道。基於公知的函數等也能夠輕易地算出橢圓軌道。將作業位置Pn設定為焊接開始結束位置Wp。如此，包含作業位置Pn的作業線方向側的區域上便可生成橢圓焊接軌道Kd。

其次，參照第五圖所示的流程圖以說明關於第一實施形態的針腳脈衝焊接的處理流程。

在步驟S1中，以移動間隔Mp分割作業線L而算出作業位置。若將最初的作業位置設定為P1，作業位置P1便會成為第四圖所示的開始點Sp。

在步驟S2中，將焊接器T移動至作業位置P1。

在步驟S3中，利用上述方法以設定作業位置P1上的焊接線座標系。

在步驟S4中，利用上述方法可生成將作業位置P1設定為焊接開始結束位置Wp的焊接軌道。再者，進行用以使得焊接器T依循所生成的焊接軌道而移動的補間演算。在圓焊接軌道Kc的場合下，基於圓半徑Cr，以幾何學方式算出圓焊接軌道Kc的焊接長(圓周長)。基於此焊接長及所設定的移動速度，分別算出各補間周期中焊接線座標系上的座標值。同時，將焊接線座標系上的座標值變換為基礎座標系上的座標值。再者，利用逆變換演算，分別算出操作器M的各關節的移動目標值。在橢圓焊接軌道Kd的場合下，基於左右方向的半徑及行進方向的半徑，以幾何學方式算出橢圓焊接軌道Kd的焊接長(橢圓周長)。同時，藉由與圓焊接軌道Kc的場合相同的方法，分別算出操作器M的各關節的移動目標值。在此場合下，也可以使用預先設定的移動速度Ms當作針腳脈衝焊接的條件。此外，也可以設定以構成焊接速度並將其當作軌道圖形的參數Pm，而使用之後所設定的焊接速度。

在步驟S5中，開始焊接，使得焊接器T依循焊接軌道而移動，並使其到達焊接開始結束位置Wp。在焊接開始結束位置Wp上結束焊接後，與先前技術相同，在停止焊接器T的狀態下，在已設定的冷卻時間Ct的期間內進行焊接痕的冷卻處理。

在步驟S6中，判定現在的作業位置是否為結束點Ep。在現在的作業位置是結束點Ep的場合下，結束流程。在現在的作業位置不是結束點Ep的場合下，返回步驟S2。在返回步驟S2後，即使在接續作業位置P1的各作業位置P2~Pn上也重覆步驟S2~S6。

如上述般，在各作業位置上，於包含作業位置、且在作業線方向及與作業線垂直的方向上具有預定的尺寸的區域上生成焊接軌道。同時，在使得焊接器的先端依循此焊接軌道而移動的同時進行焊接。藉此，在抑制熱進入母材的同時，還能夠在包含作業位置的大片區域上形成焊接痕。亦即，與停止焊接器的先端以形成焊接痕的習用方法相比，更能夠形成大片的焊接痕。是故，能夠獲得寬度極寬的焊接泡。

藉由將焊接軌道作成圓、橢圓、或螺旋，在上述的效果之上，還能夠提升焊接泡的美觀。

為了獲得寬度極寬的焊接泡，特別可以從預定的圖形中選擇最適合的焊接軌道的圖形。因此，在上述的效果之上，還能夠實現對應於作業者所需求的泡的外觀。

圓焊接軌道是基於包含圓直徑或圓半徑的預定參數、以及作業位置中焊接器的先端的位置姿勢資訊而被算出。在圓焊接軌道上，軌道的中心位置被配置在作業線上，且軌道上被配置了焊接開始位置及焊接結束位置。亦即，在上述的效果之上，還能夠在各作業位置上形成圓形狀的焊接痕。

橢圓焊接軌道是基於包含長軸值及短軸值的預定參數、以及作業位置中焊接器的先端的位置姿勢資訊而被算出。在橢圓焊接軌道上，軌道的中心位置被配置在作業線上，且軌道上被配置了焊接開始位置及焊接結束位置。亦即，在上述的效果之上，還能夠在各作業位置上形成橢圓形狀的焊接痕。

將焊接開始位置及焊接結束位置設定為作業位置。亦即，在作業位置上開始焊接後，使得焊接器的先端沿著圓焊接軌道或橢圓焊接軌道而移動，再使其復歸至作業位置。藉此，在上述的效果之上，利用在圓焊接軌道或橢圓焊接軌道上所生成的焊接痕，也能夠實現寬度極寬的焊接泡。

[第二實施形態]

其次，參照第六圖~第八圖以說明關於本發明的第二實施形態。在第一實施形態中，焊接軌道被生成在從作業位置Pn向作業線方向偏移的位置上。而在第二實施形態中，焊接軌道被生成在作業位置Pn的周圍。第二實施形態除了將作業位置Pn設定為圓焊接軌道Kc’的中心位置Cc’以外，其餘皆與第一實施形態相同。

圓焊接軌道Kc’是以如下方式而被生成。首先，將作業位置Pn設定為中心位置Cc’，在YZ平面上算出以中心位置Cc’為中心的圓半徑Cr的圓的軌道。同時，算出在圓軌道上從作業位置Pn在與作業線方向Dr相反方向上僅距離圓半徑Cr的位置，並將其當作焊接開始結束位置Wp’。如此，在作業位置Pn的周圍的區域上便可生成圓焊接軌道Kc’。

與第一實施形態相同，在作業位置Pn的周圍也可以生成橢圓焊接軌道。亦即，取代圓半徑Cr，可將橢圓焊接軌道的左右方向的半徑與行進方向的半徑分別設定為參數Pm。其次，將作業位置Pn設定為中心位置Cc’，在YZ平面上算出具有左右方向的半徑與行進方向的半徑的橢圓的軌道。同時，算出在橢圓軌道上從作業位置Pn在與作業線方向Dr相反方向上僅距離行進方向的半徑的位置，並將其當作焊接開始結束位置Wp’。如此，在作業位置Pn的周圍的區域上便可生成橢圓焊接軌道Kd’。再者，與第一實施形態相同，進行用以使得焊接器T依循焊接軌道而移動的補間演算。

其次，參照第七圖所示的流程圖以說明關於第二實施形態的針腳脈衝焊接的處理流程。

在步驟S1中，以移動間隔Mp分割作業線L而算出作業位置。若將最初的作業位置設定為P1，作業位置P1便會成為第四圖所示的開始點Sp。

在步驟S2中，利用上述方法以設定作業位置P1上的焊接線座標系。

在步驟S3中，將作業位置P1設定為中心位置，在作業線L上利用上述方法以生成具有焊接開始結束位置Wp’的焊接軌道。再者，與第一實施形態相同，進行用以使得焊接器T依循焊接軌道而移動的補間演算。

在步驟S4中，使得焊接器T移動至焊接軌道上的焊接開始結束位置Wp’。

在步驟S5中，開始焊接，使得焊接器T依循焊接軌道而移動，並使其到達焊接開始結束位置Wp’。在焊接開始結束位置Wp’上結束焊接後，與先前技術相同，在停止焊接器T的狀態下，在已設定的冷卻時間Ct的期間內進行焊接痕的冷卻處理。

在步驟S6中，判定現在的作業位置是否為結束點Ep。在現在的作業位置是結束點Ep的場合下，結束流程。在現在的作業位置不是結束點Ep的場合下，返回步驟S2。在返回步驟S2後，即使在接續作業位置P1的各作業位置P2~Pn上也重覆步驟S2~S6。

在第一實施形態中，從作業位置在作業線方向上偏移的位置上形成了圓或橢圓的焊接軌道。在第二實施形態中，圓或橢圓的焊接軌道的中心位置被設定為作業位置。亦即，由於將作業位置當作中心的圓或橢圓被形成，因此能夠在理想的位置上形成圓或橢圓狀的焊接痕。此外，作業者也能夠輕易地把握住焊接痕的形成位置。

在第二實施形態中，也可以在焊接軌道的中心位置上一次焊接後使得焊接器依循焊接軌道而移動。以下，參照第八圖所示的流程圖以說明關於此一場合下的針腳脈衝焊接的處理流程。

在第八圖中，以虛線所示的步驟S1~S4及S6與第七圖所示的步驟S1~S3及S6相同。以下，說明關於以實線所示的步驟S4’及S5。

在步驟S4’中，在於作業位置上停止焊接器T的狀態下，僅在預定的焊接時間內進行焊接。針腳脈衝焊接裝置的構成能夠被預先設定成為將此焊接時間當作針腳脈衝焊接時的條件。

在步驟S5中，使得焊接器T移動至焊接軌道上的焊接開始結束位置Wp’。此時，也可以在焊接器T的移動前停止電弧，並在發出電弧的狀態下使得焊接器T移動至焊接開始結束位置Wp’。同時，在使得焊接器T依循焊接軌道而移動之後，使其到達焊接開始結束位置Wp’。

在圓焊接軌道的圓半徑或圓直徑過大的場合下，常常不會在圓的中心附近形成焊接痕。這一點，根據上述的方法，是在使得焊接器依循所生成的圓焊接軌道或橢圓焊接軌道而移動之前，在圓焊接軌道的中心位置上，在停止焊接器的狀態下，僅在預定的焊接時間內進行焊接。因此，即使圓焊接軌道的圓半徑或圓直徑變大，也能夠在圓焊接軌道的中心附近形成焊接痕。這點在橢圓焊接軌道方面亦相同。亦即，能夠更加確實地形成大型的焊接痕。

[第三實施形態]

參照第九圖~第一圖第十二圖以說明關於本發明的第三實施形態。在第一實施形態及第二實施形態中，圓焊接軌道Kc(Kc’)或橢圓焊接軌道Kd(Kd’)被生成在從作業位置Pn在作業線方向上偏移的位置或作業位置Pn的周圍。在第三實施形態中，可生成以作業位置Pn為中心而以螺旋狀轉動的螺旋焊接軌道。

第九圖是從X+方向所看到被描繪在第一實施形態中焊接線座標系的YZ平面上的螺旋焊接軌道Kr的模式平面圖。在第九圖中，作業位置Pn、作業線L、作業線方向Dr、及轉動方向Rd與第四圖中標示了同樣符號者相同。

螺旋焊接軌道Kr是以如下方式而被生成。首先，將作業位置Pn設定為焊接開始位置Ws，在YZ平面上算出最大螺旋半徑Sr的螺旋軌道。所謂螺旋軌道，是指半徑隨角度成比例而增加的阿基米德螺旋。阿基米德螺旋的公式是以半徑R=a θ(a為定數，θ為轉動角度)來表現。亦即，以作業位置Pn為中心，如第九圖所示般限定0 π、π/2、π、3 π/2。同時，給與轉動開始角度、轉動結束角度、轉動結束時半徑、(=最大螺旋半徑Sr)以當作參數Pm。藉此，便可輕易地算出螺旋軌道。在第九圖所示的例子的場合下，轉動開始角度是π/2，轉動結束角度是4 π，最大螺旋半徑是Sr。基於這些可以算出定數a，也可以算出各轉動角度上的半徑R。亦即，可以輕易地算出焊接線座標系中螺旋軌道上的座標值。

舉例來說，藉由使得轉動開始角度及轉動結束角度產生變化，便能夠生成第十圖之(a)~(f)所示的螺旋焊接軌道Kr。此外，除了轉動開始角度及轉動結束角度，在藉由使得轉動開始時半徑產生變化，還能夠更柔軟地限定螺旋軌道。在此場合下，阿基米德螺旋的公式則為半徑R=Ri+a θ(Ri=轉動開始時半徑)。第十圖之(g)顯示考慮了第十圖之(e)中轉動開始時半徑Ri的螺旋軌道。

回到第九圖，算出螺旋軌道上從作業位置Pn在作業線方向Dr上僅距離最大螺旋半徑Sr的位置並將其當作焊接結束位置We。藉此，可在作業位置Pn的周圍生成螺旋焊接軌道Kr。

最大螺旋半徑Sr也可以是與移動間隔Mp相同的值。第十一圖之(a)顯示在最大螺旋半徑Sr是與移動間隔Mp相同的值的場合下的焊接軌道。第十一圖之(b)顯示在最大螺旋半徑Sr比移動間隔Mp短的場合下的焊接軌道。第十一圖之(c)顯示在最大螺旋半徑Sr比移動間隔Mp長的場合下的焊接軌道。在第十一圖之(b)及第十一圖之(c)中，在描繪螺旋焊接軌道Kr的同時，於使得焊接器從最初的作業位置在作業線方向Dr上僅移動最大螺旋半徑Sr之後，還有必要使其移動至從最初的作業位置僅距離移動間隔Mp的下一作業位置上。這一點，如第十圖之(a)所示，若是將最大螺旋半徑Sr設定為與移動間隔Mp相同的值，便不需要從最初的作業位置往下一作業位置的移動。

其次，參照第十二圖所示的流程圖以說明關於第三實施形態的針腳脈衝焊接的處理流程。

在步驟S1中，以移動間隔Mp分割作業線L而算出作業位置。若將最初的作業位置設定為P1，作業位置P1便會成為第四圖所示的開始點Sp。

在步驟S2中，使得焊接器T移動至作業位置P1。

在步驟S3中，利用上述方法以設定作業位置P1上的焊接線座標系。

在步驟S4中，將作業位置P1設定為焊接開始位置Ws，將從作業位置P1在作業線方向Dr上僅距離最大螺旋半徑Sr的位置設定為焊接結束位置We。如此，利用上述方法生成螺旋焊接軌道Kr。再者，進行用以使得焊接器T依循螺旋焊接軌道Kr而移動的補間演算。亦即，基於螺旋的轉動開始角度、轉動結束角度、最大螺旋半徑Sr、轉動開始時半徑等，以幾何學方式算出螺旋焊接軌道Kr的焊接長(螺旋長)。基於此焊接長及所設定的移動速度，分別算出各補間周期中的座標值。同時，與第一實施形態相同，分別算出操作器M的各關節的移動目標值。在此場合下，也可以使用預先設定的移動速度Ms當作針腳脈衝焊接的條件。此外，也可以設定以構成焊接速度並將其當作軌道圖形的參數Pm，而使用之後所設定的焊接速度。

在步驟S5中，開始焊接，使得焊接器T依循螺旋焊接軌道Kr而移動，並使其到達焊接開始結束位置Wp。在焊接開始結束位置Wp上結束焊接後，與先前技術相同，在停止焊接器T的狀態下，在已設定的冷卻時間Ct的期間內進行焊接痕的冷卻處理。

在步驟S6中，判定現在的作業位置是否為結束點Ep。在現在的作業位置是結束點Ep的場合下，結束流程。在現在的作業位置不是結束點Ep的場合下，從最大螺旋半徑Sr與移動間隔Mp的差算出往下一作業位置的移動距離，返回步驟S2。在返回步驟S2後，即使在接續作業位置P1的各作業位置P2~Pn上也重覆步驟S2~S6。

在進行針腳脈衝焊接的各作業位置上，於作業位置Pn上開始焊接。其次，使得焊接器T在轉動方向Rd上轉動，於描繪螺旋焊接軌道Kr的同時使其移動。同時，使得焊接器T到達從作業位置Pn在作業線方向Dr上僅距離最大螺旋半徑Sr的焊接結束位置Pe。

螺旋焊接軌道是基於包含與朝著作業線方向的移動距離一致的最大螺旋半徑的預定參數、以及作業位置中焊接器的先端的位置姿勢資訊而被算出。於在作業位置上開始焊接後，使得焊接器的先端依循螺旋焊接軌道而移動。同時，使得焊接器到達從作業位置僅距離最大螺旋半徑的位置。藉此，利用在螺旋焊接軌道上所生成的焊接痕，便能夠實現寬度極寬的焊接泡。

在將最大螺旋半徑限定為異於移動間隔的場合下，在描繪螺旋焊接軌道的同時，於使得焊接器從作業位置在作業線方向上僅移動最大螺旋半徑之後，還有必要使其從作業位置往僅距離移動間隔的下一位置而移動。這一點，若是將螺旋焊接軌道的最大螺旋半徑設定為與移動間隔(其為從前一作業位置往下一作業位置的移動距離)相同的值，在上述的效果之上，還能夠減低與螺旋焊接軌道相關的教導工時，也能夠縮短產距時間(takt time)。

在各實施形態中，由於使得焊接軌道在與作業線方向垂直的方向上變形，因此在各軌道圖形的參數Pm上也可以包含扁平率。關於扁平率，所期望的是相對於作業線方向在右側與左側上能夠分別設定者。藉此，便能夠變更焊接軌道。舉例來說，在第九圖所示的轉動方向Rd的螺旋軌道上，相對於作業線方向Dr的右側的軌道比左側的軌道還大。因此，藉由設定上述的扁平率，便能夠防止螺旋焊接軌道的偏斜。亦即，能夠實現對應於作業者的需求的焊接軌道。

在上述各實施形態中，雖然每次都是在各作業位置上生成焊接軌道，但也可以將在最初的作業位置上所生成的焊接軌道使用於以後的作業位置中。

1．．．針腳脈衝焊接裝置

3．．．主控制部

4．．．硬碟

5．．．RAM

6．．．CPU

11．．．動作控制部

12．．．驅動指令部

13．．．焊接控制部

20．．．教示處理部

21．．．顯示處理部

22．．．解釋實行部

41．．．顯示部

42．．．設定部

A．．．電弧

AP．．．焊接電源

B．．．焊接泡

Cc．．．中心位置

Cc’．．．中心位置

Cr．．．圓半徑

Ct．．．冷卻時間

Dr．．．作業線方向

Ep．．．焊接結束點

Ew．．．長度

G．．．保護氣體

H．．．平面

Kc．．．圓焊接軌道

Kc’．．．圓焊接軌道

Kd．．．橢圓焊接軌道

Kd’．．．橢圓焊接軌道

Kg．．．軌道圖形群

Kp．．．軌道圖形

Kr．．．螺旋焊接軌道

L．．．作業線

M．．．操作器

Mp．．．移動間隔

Ms．．．移動速度

Pn．．．作業位置

Pe．．．焊接結束位置

Pm．．．參數

RC．．．機器控制裝置

Rd．．．轉動方向

Sc．．．焊接痕

Sp．．．焊接開始點

Sr．．．最大螺旋半徑

T．．．焊接器

T’．．．焊接器

Tc．．．焊接條件

TP．．．教導式懸吊系統

W1．．．成品

W2．．．成品

We．．．焊接結束位置

Wp．．．焊接開始結束位置

Wp’．．．焊接開始結束位置

第一圖是使用本發明的針腳脈衝焊接方法的針腳脈衝焊接裝置的方塊圖；

第二圖之(a)~(f)是顯示複數個軌道圖形的模式平面圖；

第三圖之(a)、(b)是顯示焊接線座標系的模式立體圖；

第四圖是顯示本發明的第一實施形態中由包含作業位置的區域所生成的圓焊接軌道的模式立體圖；

第五圖是顯示針腳脈衝焊接的處理流程的流程圖；

第六圖是顯示本發明的第二實施形態中由作業位置的周圍所生成的圓焊接軌道的模式立體圖；

第七圖是顯示本發明的第二實施形態中的針腳脈衝焊接的處理流程的流程圖；

第八圖是在焊接軌道的中心位置上一次焊接後使得焊接器依循焊接軌道而移動的場合下的流程圖；

第九圖是顯示本發明的第三實施形態中的螺旋焊接軌道的模式平面圖；

第十圖之(a)~(g)是顯示螺旋焊接軌道的圖形的模式平面圖；

第十一圖之(a)~(c)是顯示最大螺旋半徑與移動間隔的關係的焊接軌道的模式平面圖；

第十二圖是顯示本發明的第三實施形態中的針腳脈衝焊接的處理流程的流程圖；

第十三圖是顯示習知的針腳脈衝焊接裝置的方塊圖；

第十四圖之(a)~(d)是用以說明針腳脈衝焊接的模式圖；以及

第十五圖之是用以說明焊接後所形成的焊接泡的模式平面圖。

Cc．．．中心位置

Cr．．．圓半徑

Dr．．．作業線方向

Ep．．．焊接結束點

Kc．．．圓焊接軌道(Kd橢圓焊接軌道)

L．．．作業線

Pn．．．作業位置(Wp焊接開始結束位置)

Rd．．．轉動方向

Sp．．．焊接開始點

T．．．焊接器

W1．．．成品

W2．．．成品

Claims (11)

1. 一種針腳脈衝焊接方法，是在將焊接器移動至作業線上的作業位置進行焊接後，藉由在從前述作業位置僅距離預定的移動間隔的下一作業位置上重覆進行焊接，重疊各作業位置上所形成的焊接痕，而在成品上形成焊接泡，其特徵在於前述針腳脈衝焊接方法包括：在包含前述作業位置、且在前述作業線方向及與前述作業線垂直的方向上具有預定的尺寸的區域上生成焊接軌道，在使得前述焊接器的先端依循前述焊接軌道而移動的同時進行焊接。
2. 如申請專利範圍第1項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於前述焊接軌道是圓焊接軌道、橢圓焊接軌道、或螺旋焊接軌道。
3. 如申請專利範圍第2項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於：前述圓焊接軌道是基於包含圓直徑或圓半徑的預定參數、以及前述作業位置中前述焊接器的先端的位置姿勢資訊而被算出；前述圓焊接軌道的中心位置被配置於前述作業線上，且前述圓焊接軌道上被配置了焊接開始位置及焊接結束位置。
4. 如申請專利範圍第2項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於：前述橢圓焊接軌道是基於包含橢圓的長軸值及短軸值的預定參數、以及前述作業位置中前述焊接器的先端的位置姿勢資訊而被算出；前述橢圓焊接軌道的中心位置被配置於前述作業線上，且前述橢圓焊接軌道上被配置了焊接開始位置及焊接結束位置。
5. 如申請專利範圍第3或4項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於前述焊接開始位置及前述焊接結束位置與前述作業位置一致。
6. 如申請專利範圍第3或4項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於前述中心位置與前述作業位置一致。
7. 如申請專利範圍第6項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於在依循前述焊接軌道而移動前述焊接器之前，在前述中心位置上，於停止前述焊接器的狀態下，僅以預定的焊接時間進行焊接。
8. 如申請專利範圍第2項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於：前述螺旋焊接軌道是基於包含與從前述作業位置到前述作業線方向的移動距離一致的最大螺旋半徑的預定參數、以及前述作業位置中前述焊接器的先端的位置姿勢資訊而被算出；將前述作業位置設定為焊接開始位置，將從前述作業位置在前述作業線方向上僅距離前述最大螺旋半徑的位置設定為焊接結束位置。
9. 如申請專利範圍第8項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於前述最大螺旋半徑是與前述移動間隔相同的值。
10. 如申請專利範圍第3、4或8項中任一項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於前述參數包含用以使得前述焊接軌道在與前述作業線方向垂直的方向上變形的扁平率。
11. 如申請專利範圍第1或2項的針腳脈衝焊接方法，其特徵在於前述焊接軌道是對於預先所定之包含圓、橢圓、或螺旋等複數個軌道圖形中所選擇的一個軌道圖形因應而被生成。