CN112439977B - 机器人控制装置及弧焊机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人控制装置(1)，包括：接触感测部(11)，其对从焊接炬突出的焊丝与焊接对象物的接触进行感测；倍率值调节部(12)，其设定和变更倍率值，所述倍速率用于从预定的速度起增加或减少机器人的动作速度；以及控制部(14)，其从示教操作装置(15)接收操作信号，并按照操作信号，以基于由倍率值调节部(12)设定的倍率值的动作速度控制机器人，在由接触感测部(11)感测到焊丝与焊接对象物的接触时，控制部(14)使机器人临时停止，并且倍率值调节部(12)降低倍率值。

Description

机器人控制装置及弧焊机器人系统

技术领域

本发明涉及一种机器人控制装置及弧焊机器人系统。

背景技术

在弧焊机器人进行焊接的过程中，使焊接炬接近焊接对象物，并使从焊接炬突出的焊丝的前端沿着焊接部位移动。为了对该动作进行示教，需要在焊接起始点或焊接结束点移动弧焊机器人。此时，若焊丝与焊接对象物意外接触，则存在朝向焊接对象物的方向的力从焊接炬施加到焊丝而导致焊丝弯曲的问题。因此，提出了一种防止因与焊接对象物的接触而引起焊丝弯曲的机器人的控制方法(例如，参照专利文献1以及2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-223633号公报

专利文献2：日本特开2018-183830号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在对焊接作业中的移动路径进行示教的情况下，通过点动操作使机器人按顺序移动经过气割点、向焊接对象物接近的接近点、焊接对象物上的焊接起始点、通过点和焊接结束点、以及退让点等的多个示教点。

在进行焊接起始点等的示教时，通过机器人的点动操作来精密地调节焊丝相对于焊接对象物的位置和姿势。例如，焊丝的前端位置按照相对于焊接起始点以1mm以下的精度进行调节，焊丝的姿势按照相对于焊接起始点以1°为单位进行调节。为了实现这样的焊丝的位置和姿势的微调节，优选在焊接对象物附近降低机器人的动作速度。然而，为了降低机器人的动作速度，操作者需要进行示教器的键操作等的繁琐操作。

用于解决问题的方案

本申请的一个方面为一种弧焊机器人装置，用于对由连接有焊接炬的机器人的示教操作装置实施的点动操作中的动作进行控制，所述机器人控制装置包括：接触感测部，其对从所述焊接炬突出的焊丝与焊接对象物的接触进行感测；倍率值调节部，其设定和变更倍率值，所述倍率值用于从预定的速度起增加或减少所述机器人的动作速度；以及控制部，其从所述示教操作装置接收操作信号，并按照所述操作信号，以基于由所述倍率值调节部设定的所述倍率值的动作速度控制所述机器人，在由所述接触感测部感测到所述焊丝与所述焊接对象物的所述接触时，所述控制部使所述机器人临时停止，并且所述倍率值调节部降低所述倍率值。

附图说明

图1为根据一个实施方式的弧焊机器人系统的整体结构图。

图2为表示根据一个实施方式的机器人控制装置的结构的框图。

图3为对机器人所示教的移动路径进行说明的图。

图4为对示教模式中的焊接炬向焊接对象物的接近动作进行说明的图。

图5为对示教模式中的焊接炬与焊接对象物的分离动作进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对根据一个实施方式的机器人控制装置1及弧焊机器人系统2进行说明。

如图1所示，弧焊机器人系统2包括：弧焊机器人3、焊接电源4、以及对弧焊机器人3和焊接电源4进行控制的机器人控制装置1。

弧焊机器人3包括：机器人5、与机器人5连接的焊接炬6、以及向焊接炬6供给焊丝8的焊丝供给装置7。

机器人5为通常用于弧焊的任意种类的机器人，例如为六轴垂直多关节机器人。机器人5具有多关节的机器人手臂5a和各关节用的伺服电机(图示略)。焊接炬6与机器人手臂5a的前端连接。机器人5与机器人控制装置1连接，并通过机器人控制装置1驱动伺服电机，从而使机器人手臂5a动作并三维地改变焊接炬6的位置和姿势。

焊丝供给装置7设置于机器人手臂5a。焊丝供给装置7通过一对辊7a、7b的旋转，从而向焊接炬6输送焊丝8。焊丝8从焊接炬6的前端突出。

焊接电源4与焊接炬6连接。焊接电源4经由焊接炬6而将焊接电压或微弱电压施加于焊丝8。焊接电压为用于在焊丝8与焊接对象物W之间产生电弧放电的电压。微弱电压为用于感测焊丝8与焊接对象物W的接触的电压。微弱电压的大小小于焊接电压，并且所述大小为即使焊丝8与焊接对象物W接触也不会产生电弧放电的大小。

如图2所示，机器人控制装置1包括：接触感测部11、倍率值调节部12、存储部13、以及控制部14。另外，机器人控制装置1包括用于供操作者对机器人5进行手动操作的示教操作装置15。操作者能够进行使用示教操作装置15而以较慢的动作速度手动操作机器人5的点动操作。接触感测部11设置于焊接电源4，倍率值调节部12、存储部13以及控制部14设置于控制箱16内。示教操作装置15例如为由操作者携带的可移动式的示教器，并通过有线或无线的方式与控制箱16内的控制部14连接。

接触感测部11在使用了示教操作装置15的机器人5的点动操作中，对焊丝8与焊接对象物W的接触进行感测。具体而言，在机器人5的点动操作中，通过控制部14对焊接电源4进行控制，从而由焊接电源4向焊丝8施加微弱电压。由于焊丝8与焊接对象物W的接触，焊丝8与焊接对象物W之间的电压下降。接触感测部11在机器人5的点动操作中对焊丝8与焊接对象物W之间的电压进行测量，并将电压的下降感测为焊丝8与焊接对象物W的接触。这样的接触感测部11例如与焊丝8和焊接对象物W连接，并包含对焊丝8与焊接对象物W之间的电压进行测量的电路。接触感测部11与控制箱16内的倍率值调节部12连接，并将检测结果发送至倍率值调节部12。

倍率值调节部12在示教模式下设定倍率值，所述倍率值用于从预定的速度起增加或减少机器人5的动作速度。示教模式为控制部14按照操作信号对机器人5进行控制的模式，其中，所述操作信号为基于由操作者对示教操作装置15进行的操作的信号。倍率值越小，则机器人5的动作速度越慢。例如，预定的速度为预先设定的示教模式下的机器人5的最高动作速度，倍率值为从大于0％且小于或等于100％的范围内选出的值。在一个示例中，在倍率值被设定为50％的情况下，机器人5被控制部14控制为最高动作速度的一半速度。

示教操作装置15中设有用于供操作者设定倍率值的设定部。由操作者设定的倍率值的设定值从示教操作装置15经由控制部14而发送至倍率值调节部12，倍率值调节部12将倍率值设定为设定值。操作者通过设定部的操作对倍率值进行设定和变更，由此能够将机器人5的动作速度设定和变更为任意的速度。

进一步地，在示教模式中，倍率值调节部12在接触感测部11感测到焊丝8与焊接对象物W的接触时，将倍率值从设定值变更为比设定值小的低值。并且，在接触感测部11对接触进行感测后，在焊丝8沿着与焊丝8从焊接炬6突出的方向平行的方向且与焊接对象物W分离的方向移动了预定距离D时，倍率值调节部12将倍率值从低值增大至设定值。对于焊丝8是否移动了预定距离D，例如基于由控制部14计算出的机器人手臂5a的前端的位置的变化来进行判断。

倍率值调节部12的上述的功能例如通过如下方式实现，即通过使倍率值调节部12所具有的处理器按照存储部13中存储的倍率值调节程序来执行处理而实现。

存储部13具有RAM、ROM以及其它任意的存储装置。存储部13对控制程序进行存储。

控制部14具有处理器。控制部14的后述的功能通过使处理器按照控制程序来执行处理而实现。

在示教模式中，控制部14从示教操作装置15接收操作信号并按照操作信号向机器人5的各伺服电机发送控制指令，从而使机器人手臂5a动作。

另外，在示教模式中，控制部14基于由倍率值调节部12设定的倍率值，确定机器人5的动作速度，并以所确定的动作速度对机器人5进行控制。如上所述，所确定的倍率值越小，机器人5的动作速度越慢。例如，在倍率值为从大于0％且小于或等于100％的范围内选出的值的情况下，所确定的机器人5的动作速度为预定的速度与倍率值之积。

另外，在示教模式中，控制部14在由接触感测部11感测到焊丝8与焊接对象物W的接触时，无论是否从示教操作装置15接收到操作信号，均使机器人5的动作停止。

示教操作装置15包括供操作者操作的操作构件，例如点动按钮。操作构件的操作能够与固定于焊接炬6的工具坐标系中的焊接炬6的移动对应。示教操作装置15将与操作构件的操作对应的操作信号发送至控制部14，控制部14按照操作信号使机器人5动作。因而，在示教模式中，操作者能够使用操作构件对机器人5进行点动操作，并使机器人5以低速动作。

接着，对弧焊机器人系统2的作用进行说明。

在示教模式中，当使用了示教操作装置15的机器人5的点动操作开始时，控制部14对焊接电源4进行控制，并开始向焊丝8施加微弱电压。由此，成为能够由接触感测部11感测焊丝8与焊接对象物W的接触的状态。此时，倍率值被倍率值调节部12设定为由操作者设定的设定值。控制部14以根据设定值确定的设定速度对机器人5进行控制。

操作者使用示教操作装置15向机器人5示教移动路径上的多个示教点。例如，如图3所示，移动路径包含作为示教点的气割点P1、向焊接对象物W接近的接近点P2、焊接起始点P3、焊接结束点P4、以及退让点P5。焊接起始点P3和焊接结束点P4为焊接对象物W的表面上的点。

操作者使用示教操作装置15对机器人5进行点动操作，并将从焊接炬6突出预定长度的焊丝8的前端定位于气割点P1。接着，操作者通过按下例如设置于示教操作装置15的存储按钮(图示略)，从而将焊丝8的前端定位于气割点P1时的机器人手臂5a的位置和姿势存储于存储部13。由此，气割点P1被示教于机器人控制装置1。

接着，操作者使用示教操作装置15对机器人5进行点动操作，使焊丝8的前端从气割点P1向接近点P2移动并定位于接近点P2。并且，操作者按照与气割点P1相同的步骤，将接近点P2示教于机器人控制装置1。

同样地，操作者按顺序将焊接起始点P3、焊接结束点P4、以及退让点P5示教于机器人控制装置1。

在此，如图4所示，在从接近点P2向焊接起始点P3移动的焊丝8的前端与焊接起始点P3接触时，由接触感测部11感测焊丝8与焊接对象物W的接触。响应于感测到的接触，控制部14使机器人5的动作临时停止。另外，响应于感测到的接触，控制部14停止从焊接电源4向焊丝8施加微弱电压，从而使由接触感测部11进行的接触感测无效化。另外，响应于感测到的接触，倍率值调节部12将倍率值从设定值降低至低值。

机器人5的临时停止例如通过由操作者对示教操作装置15实施的预定操作来解除。操作者使用示教操作装置15再次对机器人5进行点动操作，使焊丝8的前端从焊接起始点P3到焊接结束点P4之间沿着焊接对象物W的表面上的焊接路径P移动。在焊丝8的前端与焊接起始点P3接触时，倍率值被降低至低值，因而从焊接起始点P3到焊接结束点P4之间，机器人5以比设定速度慢的动作速度动作。

如图5所示，在焊接结束点P4的示教之后，当焊丝8从焊接结束点P4朝向退让点P5而沿着与焊接对象物W分离的方向移动了预定距离D时，由倍率值调节部12将降低的倍率值恢复为设定值。因而，在焊丝8的前端与焊接对象物W分离了预定距离D之后，机器人5以设定速度动作。

假设在焊丝8的接触之后机器人5仍继续动作，则可能导致在焊丝8与焊接对象物W接触的状态下焊接炬6进一步靠近焊接对象物W，使得焊丝8产生弯曲。根据本实施方式，在焊丝8与焊接对象物W接触时机器人5自动停止。由此，能够防止因与焊接对象物W的接触而引起的焊丝8的弯曲。

另外，根据本实施方式，根据机器人5和焊接炬6是否存在于焊接对象物W附近，倍率值自动进行变更。即，在焊丝8与焊接对象物W接触时，倍率值自动降低。焊丝8与焊接对象物W的接触是指，机器人5和焊接炬6存在于焊接对象物W的附近。并且，在倍率值降低后，当焊丝8与焊接对象物W分离了预定距离D时，倍率值自动增加至设定值。

通过这样的倍率值的变更，能够在焊接对象物W附近使机器人5以低速进行动作，并能够在远离焊接对象物W的位置使机器人5以设定速度进行动作。

另外，根据本实施方式，倍率值的上述变更基于焊丝8与焊接对象物W的接触、以及基于机器人5与焊接对象物W分离了预定距离D的情况而自动地执行。因而，无需由操作者对示教操作装置15进行用于变更倍率值的繁琐操作。

在未设定倍率值的自动调节功能的机器人控制装置的情况下，操作者在焊接炬6接近焊接对象物W时，通过示教操作装置15的操作手动降低倍率值，之后，进行机器人5的点动操作。如果在忘记降低倍率值的状态下进行点动操作，则无法使机器人5准确地动作，其结果，可能会使焊丝8弯曲。在该情况下，需要进行如下修复作业：操作者通过点动操作使机器人5远离焊接对象物W，通过焊丝供给装置7供给一定量的焊丝8，去除焊丝8的弯曲部分，将焊丝8从焊接炬6突出的部分切割为预定长度，然后将焊丝8的前端再次移动至焊接起始点P3。

根据本实施方式，由于倍率值自动进行变更，因此能够防止产生这样的花费时间和精力的修复作业。

在上述实施方式中，也可以为，控制部14在由接触感测部11感测到接触之后，禁止机器人5在朝向焊接对象物W的方向上进行动作。例如，也可以为，即使从示教操作装置15发送来用于使机器人手臂5a的前端靠近焊接对象物W的操作信号，控制部14也不接收该操作信号而维持机器人手臂5a的前端的位置。

根据该结构，通过在焊丝8的前端接触焊接对象物W的状态下使焊接炬6向焊接对象物W移动，从而能够防止焊丝8弯曲。

在上述实施方式中，也可以为，在感测到焊丝8与焊接对象物W的接触后，当机器人5与焊接对象物W分离了预定距离D时，倍率值调节部12将倍率值从低值变更为比设定值大的值。

另外，倍率值调节部12也可以使倍率值增大与焊丝8和焊接对象物W之间的距离对应的量。例如，倍率值调节部12也可以随着焊丝8与焊接对象物W之间的距离变大而连续或阶段性地增大倍率值。由此，机器人5的动作速度随着与焊接对象物W之间的距离的增大而逐渐变快。

在上述实施方式中，也可以为，控制部14在通过倍率值调节部12使倍率值从低值增大时，执行用于使操作者认识到倍率值已经增大的情况的通知动作。例如，通知动作为机器人5的临时停止、示教操作装置15的振动、声音的输出、灯的点亮等。

根据该结构，操作者能够基于控制部14的通知动作，认识到之后机器人5的动作速度变快的情况。

在上述实施方式中，也可以为，控制部14在机器人5的姿势、例如机器人手臂5a前端的姿势变更了预定角度以上的情况下，禁止由倍率值调节部12进行的倍率值从低值向设定值的变更。

随着机器人5的姿势的变化，工具坐标系相对于焊接对象物W的姿势也会发生变化，因而难以通过示教操作装置15的操作构件的操作而准确地控制焊接炬6向焊接对象物W接近的接近方向的移动速度。在机器人5的姿势大幅变化的情况下，通过将倍率值维持在低值，从而操作者能够以较慢的动作速度谨慎地操作机器人5。另外，操作者可以基于自身的判断，通过示教操作装置15的手动操作将倍率值从低值向设定值增加。

在上述实施方式中，在示教操作装置15对操作构件进行操作的坐标系从工具坐标系变更为其它坐标系的情况下，控制部14也可以使由倍率值调节部12进行的使倍率值从低值向设定值的变更无效化。

弧焊机器人3除了具有工具坐标系以外，还具有固定于机器人5的基座的机器人坐标系、以及固定于机器人手臂5a的前端的手腕坐标系等坐标系。在由示教操作装置15进行操作的坐标系为其它坐标系的情况下，操作者难以准确地把握由使用了示教操作装置15的点动操作进行的使焊接炬6移动的方向。在其它坐标系的情况下，通过将倍率值维持在低值，操作者能够以较慢的动作速度谨慎地操作机器人5。

附图标记说明

1：机器人控制装置

2：弧焊机器人系统

5：机器人

6：焊接炬

8：焊丝

11：接触感测部

12：倍率值调节部

13：存储部

14：控制部

15：示教操作装置

W：焊接对象物

Claims (7)

1.一种机器人控制装置，用于对由连接有焊接炬的机器人的示教操作装置、以及操作者对所述机器人进行手动操作并在对焊接作业中的移动路径进行示教时实施的动作进行控制，所述机器人控制装置的特征在于，包括：

接触感测部，其对从所述焊接炬突出的焊丝与焊接对象物的接触进行感测；

倍率值调节部，其设定和变更倍率值，所述倍率值用于从预定的速度起增加或减少所述机器人的动作速度；以及

控制部，其从所述示教操作装置接收操作信号，并按照所述操作信号，以基于由所述倍率值调节部设定的所述倍率值的动作速度控制所述机器人，

在感测到所述焊丝与所述焊接对象物的接触时，所述控制部使所述机器人临时停止，在由所述接触感测部感测到所述焊丝与所述焊接对象物的所述接触时，所述倍率值调节部降低所述倍率值，

当所述操作者通过所述手动操作将所述接触后的所述焊接炬沿着所述焊接对象物的表面上的焊接路径移动时，所述倍率值调节部将所述倍率值保持在所述降低的值。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述控制部在由所述接触感测部感测到所述接触之后，禁止所述机器人在朝向所述焊接对象物的方向上动作。

3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，

在所述接触感测部感测到所述接触之后，在通过所述机器人的动作而使所述焊丝在与所述焊接对象物分离的方向上移动了预定距离时，所述倍率值调节部增大所述倍率值。

4.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述倍率值调节部将所述倍率值增大与所述焊丝和所述焊接对象物之间的距离对应的量。

5.根据权利要求3所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述控制部在通过所述倍率值调节部增大所述倍率值时，执行用于使操作者认识到增大了所述倍率值的情况的通知动作。

6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述通知动作为所述机器人的临时停止。

7.一种弧焊机器人系统，其特征在于，包括：

机器人，其连接有焊接炬；以及

权利要求1至6中任一所述的机器人控制装置，其对所述机器人进行控制。