专利名称：断续脉冲焊接方法
技术领域：
本发明涉及一边将对薄板的母材所带来的热影响抑制到最小限， 一边
进行焊接的断续脉冲(stitchpulse， 7于:y于八Vl/7)焊接方法。
背景技术：
所谓断续脉冲焊接是指通过控制焊接时的线能量和冷却来将对母材 所带来的热影响抑制到最小限的焊接法。是以薄板焊接的自动化为目的的 焊接法，与现有的薄板焊接相比，能够提高焊接外观，降低焊接变形量(例 如参照专利文献1)。
在专利文献l中公开了，在使电弧焊矩停止的状态下使电弧产生预定 的时间并使母材熔化，该设定时间经过之后使电弧停止，并且使电弧焊矩 移动到熔化部外周侧的电弧再开始点的方法。以下对该现有技术进行说 明。
图13为表示现有的断续脉冲焊接装置51的图。
机械手(manipulator) M为对工件W自动地进行电弧焊接的装置， 由上臂53、下臂54以及腕部55以及用于将它们旋转驱动的多个伺服电动 机(未图示)构成。
电弧焊矩T被安装在机械手M的上臂53的前端部分，用于将缠绕在 焊丝盘(wire red) 56上的直径lmm左右的焊丝57引导到工件W的被指 示的焊接位置。焊接电源AP在电弧焊矩T与工件W之间供给焊接电压。 在对工件W进行焊接时，在使焊丝57从电弧焊矩T的前端突出期望的突 出长度Ew的状态下进行。突出长度Ew的长度一般多在15mm左右，但 操作者能够采用后述的示教操作盘TP预先调整到期望的长度以配合焊接 位置的坡口形状、焊接施工条件等。
导管(conduit)电缆52具备用于在内部引导焊丝57的盘绕导向装置 (coillmer)(未图示)，与电弧焊矩T相连接。进而导管电缆52将来自焊接电源AP的电力以及来自储气瓶58的保护气体也供给电弧焊矩T。
作为操作单元的示教操作盘TP为所谓的可搬式操作盘，用于设定机 械手M的动作、为了进行断续脉冲焊接而必需的条件(焊接电流、焊接 电压、移动速度、移动间距、焊接时间以及冷却时间)等。操作者采用该 示教操作盘TP，与机械手M的动作一起完成设定了上述条件的作业程序。
机器人控制装置RC用于使机械手M执行焊接动作的控制，在内部具 备主控制部、动作控制部以及伺服驱动器(均未图示)等。并且，操作者 基于由示教操作盘TP所指示的作业程序，从伺服驱动器向机械手M的各 伺服电动机输出动作控制信号，使机械手M的多个轴分别旋转。机器人 控制装置RC通过来自在机械手M的伺服电动机中设置的编码器(未图示) 的输出来识别当前位置，因此能够控制电弧焊矩T的前端部。
另外，实施断续脉冲焊接的位置，通过由所设定的移动间距分割在作 业程序中存储的作业线来被预先算出。以下，将分割后的位置称作作业位 置。电弧焊矩T的前端部被依次导入所算出的作业位置时，通过反复进行 以下所说明的焊接、移动、冷却来进行断续脉冲焊接。
图14为用于说明进行断续脉冲焊接时的状态的图。焊丝57从电弧焊 矩T的前端突出。保护气体G从焊接开始时到焊接结束时始终以固定的流 量从电弧焊矩T吹出。以下，对断续脉冲焊接时的各状态进行说明。
该图(a)表示电弧产生时的样子。基于所设定的焊接电流以及焊接 电压，在作业位置P1中在焊丝57的前端与工件W之间电弧A产生，焊 丝57熔化并在工件W中形成熔化池Y。从电弧A产生到经过了所设的焊 接时间之后，停止电弧A。
该图(b)表示电弧停止后的样子。电弧停止后，直到经过所设定的 冷却时间之前维持焊接后的状态。即机械手M以及电弧焊矩T在与焊接 时的状态同样地停止了的状态下，仅成为从电弧焊矩T吹出保护气体G， 因此熔化池Y由于保护气体G而实质上被冷却并凝固，形成焊接痕Y'。
该图(c)表示使电弧焊矩T移动到下一个作业位置P2的样子。经过 冷却时间后，使电弧焊矩T移动到在作业线方向上分离了预先设定的移动 间距Mp的下一个作业位置P2。此时的移动速度为所设定的移动速度。上 述移动间距Mp为如该图(c)所示那样按照在熔化池Y凝固之后的焊接
5痕Y'的外周侧对焊丝57进行定位的方式预先设定的距离。
该图(d)表示在作业位置P2中再次产生电弧A的样子。在焊接痕Y' 的前端部形成新的熔化池Y并进行焊接。由此，在断续脉冲焊接装置51 中，交替地反复进行使电弧产生并进行焊接的状态和进行冷却、移动的状 态。其结果，按照焊接痕即鳞状重合的方式形成焊缝。
图15为用于说明在焊接施工后形成的焊缝的图。如该图所示，作业 线L由规定的移动间距Mp被分割，算出作业位置P1 P4…。之后，在 最初的作业位置Pl中形成焊接痕Sc，朝向作业线方向Dr在分离移动间 距Mp的作业位置P2中也形成同样的焊接痕Sc。在作业位置P3以后也进 一步依次形成焊接痕Sc。如上所述，按照焊接痕重合的方式形成的结果为 形成鳞状的焊缝B。
专利文献1 :日本特开平6-55268号公报
如上所述，断续脉冲焊接将薄板的母材作为电弧焊接的对象。 一般情 况下，为了形成宽度宽的焊缝而需要通过大的焊接电流或者长的焊接时间 进行焊接，但这种情况下，由于线能量变大，因此薄板的母材烧穿。即在 断续脉冲焊接中存在不能形成宽度宽的焊缝的问题。
发明内容
在此，本发明的目的在于提供一种在以薄板的母材为焊接的对象的断 续脉冲焊接中，能够容易地形成宽度宽的焊缝的断续脉冲焊接方法。
为了实现上述目的，第一发明的断续脉冲焊接方法，其通过反复使焊 矩移动到作业线上的作业位置并进行焊接后，在离开规定的移动间距的下 一个作业位置再次进行焊接，来使通过各作业位置的焊接所形成的焊接痕 重合而在工件上形成焊缝，其特征在于，在包括上述作业位置并在上述作 业线方向以及与上述作业线相正交的方向上具有规定宽度的规定区域中 生成焊接轨道， 一边使上述焊矩的前端部按照该生成的焊接轨道进行移 动， 一边进行焊接。
第二发明根据第一发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述焊接 轨道为圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道或者螺旋焊接轨道。
第三发明根据第二发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述圆焊接轨道基于包括圆直径值或者圆半径值的预定的参数以及上述作业位置 中的上述焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，中心位置被配置在上述作 业线上并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位置。
第四发明根据第二发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述椭圆 焊接轨道基于包括椭圆的长轴值以及短轴值的预定的参数以及上述作业 位置中的上述焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，中心位置被配置在上 述作业线上并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位置。
第五发明根据第三或第四发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上 述焊接开始位置以及上述焊接结束位置为上述作业位置。
第六发明根据第三或第四发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上 述中心位置为上述作业位置。
第七发明根据第六发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，在按照上 述焊接轨道移动上述焊矩之前，在上述中心位置停止上述焊矩的状态下进 行规定的焊接时间的焊接。
第八发明根据第二发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述螺旋 焊接轨道基于向上述作业线方向的移动距离即包括最大螺旋半径值的预 定的参数以及上述作业位置中的上述焊矩前端部的位置姿势信息被算出， 将上述作业位置作为焊接开始位置，将在上述作业线方向上离开上述最大 螺旋半径值量的位置作为焊接结束位置。
第九发明根据第八发明的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述最大 螺旋半径值与上述移动间距相同。
第十发明根据第三 九发明中的任一项发明的断续脉冲悍接方法，上 上述参数包括用于使上述焊接轨道在与上述作业线方向相正交的方向变 形的扁平率。
第十一发明根据第一 十发明中的任一项发明的断续脉冲焊接方法， 上述焊接轨道按照从包括预定的圆或者椭圆或者螺旋的多个轨道图案中 选择的一个轨道图案而生成。
通过第一发明，在各作业位置的焊接时，在作业线方向以及与作业线 相正交的方向上具有规定宽度的规定区域中生成包括作业位置的焊接轨 道，通过一边按照该焊接轨道使电弧焊矩的前端部移动一边进行焊接，从而能够抑制对母材的线能量，并且在包括作业位置的大的区域中形成焊接 痕。即能够形成比在现有的停止了的状态下形成的焊接痕大的焊接痕，因 此能够实现宽度宽的焊缝。
通过第二发明，通过使焊接轨道成为圆或者椭圆或者螺旋，从而除了 第一发明所实现的效果之外，还能提高焊缝的美观。
通过第三发明，圆焊接轨道基于包括圆直径值或者圆半径值的预定的 参数以及作业位置中的电弧焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，将中心 位置配置在作业线上，并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位 置。即除了第一以及第二发明所实现的效果之外，能够在各作业位置中形 成圆形状的焊接痕。
通过第四发明，椭圆焊接轨道为基于包括长轴值以及短轴值的预定的 参数以及作业位置中的电弧焊矩前端部的位置姿势信息被算出的椭圆焊 接轨道，将中心位置配置在作业线上，且在轨道上配置焊接开始位置以及 焊接结束位置。即除了第一以及第二发明所实现的效果之外，能够在各作 业位置形成椭圆形状的焊接痕。
通过第五发明，通过将焊接开始位置以及焊接结束位置作为作业位 置，从而在作业位置开始焊接后，使电弧焊矩前端部按照圆焊接轨道或者 椭圆焊接轨道移动，并返回到作业位置。由此，除了第一 第四发明所实 现的效果之外，能够通过由圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道所生成的焊接痕 实现宽度宽的焊缝。
通过第六发明，将圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道的中心位置作为作业 位置。在第五发明中，将作业位置作为基端部，形成在作业线方向上偏移 (offset)的圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道。与此相对，在第六发明中，能 够形成以作业位置为中心的圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道。由此，除了第 一 第四发明所实现的效果之外，还实现由圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道 所产生的焊接痕的形成位置理想且对于操作者来说清楚的效果。
通过第七发明，在按照所生成的圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道移动电 弧焊矩之前，在轨道的中心位置中，在停止电弧焊矩的状态下进行规定的 焊接时间的焊接。例如圆焊接轨道的情况下，在作为参数规定的圆半径值 或者圆直径值过大的情况下，存在在圆的中心位置附近不能形成焊接痕的情况，但通过首先最初在中心位置使电弧焊矩停止的状态下进行规定的焊 接时间的焊接，从而即使圆半径或者圆直径大也在中心位置附近形成焊接 痕。这种情况在椭圆焊接轨道中也相同。即除了第1 第六发明所实现的 效果之外，能够更可靠地形成大的焊接痕。
通过第八发明，螺旋焊接轨道基于包括向作业线方向的移动距离即最 大螺旋半径值的预定的参数以及作业位置中的电弧焊矩前端部的位置姿 势信息被算出。而且，在作业位置开始焊接之后，使电弧焊矩前端部按照 螺旋焊接轨道移动并到达离开最大螺旋半径值量的位置。由此，除了第一 以及第二发明所实现的效果之外，还能通过在螺旋焊接轨道所生成的焊接 痕实现宽度宽的焊缝。
通过第九发明，使螺旋焊接轨道的最大螺旋半径值与向下一个作业位 置的移动距离即移动间距相同。从而，除了第一、第二以及第八发明所实 现的效果之外，还能够降低螺旋焊接轨道相关的教示工时。此外，还能够 縮短生产节拍时间。即在规定最大螺旋半径值为与移动间距不同的值的情 况下，描绘螺旋焊接轨道并在作业线方向上移动最大螺旋半径值量后，需 要向离开移动间距量的下一个作业位置移动，但在使最大螺旋半径值与移 动间距相同的情况下，不需要向下一个作业位置的移动，因此能够縮短生 产节拍时间。
通过第十发明，通过规定用于使焊接轨道在与作业线方向相正交的方 向上变形的扁平率来作为参数，从而能够使焊接轨道变形。即除了第一 第九发明所实现的效果之外，能够进一步实现按照操作者的需要的焊接轨 道。
通过第十一发明，为了实现宽度宽的焊缝而通过从预定的图案中选择 尤其适合的焊接轨道的图案，从而除了第一 第十发明所实现的效果之 外，能够实现与操作者的需要相对应的焊缝外观。
图1为适用本发明相关的断续脉冲焊接方法的断续脉冲焊接装置1的 框图。
图2为表示预定的多个轨道图案例的图。图3为用于说明焊接线坐标系的图。
图4为表示在实施方式1中，在包括作业位置的规定区域中生成圆焊 接轨道的样子的图。
图5为表示在实施方式1中，表示断续脉冲焊接时的处理的流程的流 程图。
图6为表示在实施方式2中，在作业位置Pn的周围生成圆焊接轨道 的样子的图。
图7为表示在实施方式2中断续脉冲焊接时的处理的流程的流程图。 图8为表示在实施方式2中，在焊接轨道的中心位置中进行一次焊接
之后使电弧焊矩按照焊接轨道进行移动时的流程图。
图9为在实施方式3中用于说明螺旋焊接轨道的图。'
图10为在实施方式3中，用于说明螺旋焊接轨道的种类的图。
图11为用于说明在实施方式3中，最大螺旋半径值与移动间距之间
的关系的焊缝的影像(image)图。
图12为表示在实施方式3中断续脉冲焊接时的处理的流程的流程图。 图13为表示现有的断续脉冲焊接装置的图。 图14为用于说明进行断续脉冲焊接时的状态的图。 图15为用于说明在焊接施工后形成的焊缝的图。符号的说明
1断续脉冲焊接装置
3主控制部
4硬盘
RAM
6CPU
11动作控制部
12驱动指令部
13焊接控制部
20教示处理部
21显示处理部
22解释执行部
1041显示部
42 设定部
51现有的断续脉冲悍接装置
52导管电缆
53上臂
54下臂
55腕部
56焊丝盘
57焊丝
58储气瓶
A 电弧
AP焊接电源
B 焊缝
Cc中心位置
Cc'中心位置
Cr圆半径值
Ct冷却时间
Dr作业线方向
Ep结束点
Ew突出长度
G 保护气体
H 焊接线坐标系的与Z轴相正交的平面
Kc圆焊接轨道
Kc'圆焊接轨道
Kd椭圆焊接轨道
Kd'椭圆焊接轨道
Kg轨道图案群
Kr螺旋焊接轨道
Kp轨道图案
L 作业线
iiM机械手
Mp移动间距
Ms移动速度
PI作业位置
P2作业位置
P3作业位置
P4作业位置
Pn作业位置
Pe焊接结束位置
Pm参数
RC机器人控制装置
Rd旋转方向
Sc焊接痕
Sp开始点
Sr最大螺旋半径值
T电弧焊矩
Tc焊接条件
TP示教操作盘
W工件
Wl工件
W2工件
We焊接结束位置
Wp焊接开始结束位置
Wp:'焊接开始结束位置
Y熔化池
Y,焊接痕
具体实施例方式
以下，根据实施例参照附图对发明的实施方式进行说明。图1为适用本发明相关的断续脉冲焊接方法的断续脉冲焊接装置1的 框图。在该图中，与现有技术的图13的不同之处在于机器人控制装置RC、
作为操作单元的示教操作盘TP。其他在现有技术中己说明了的机械手M、 焊接电源AP、焊丝盘56、储气瓶58等未图示而进行了省略。以下，对构 成本发明的主要部分的机器人控制装置RC以及示教操作盘TP进行说明。
机器人控制装置RC用于使机械手M进行焊接动作的控制，具备成 为其中枢的主控制部3、进行机械手M的轨道运算等并将运算结果作为驱 动信号向驱动指令部12输出的动作控制部11、输出用于对机械手M的各 伺服电动机进行旋转控制的伺服控制信号的驱动指令部12、用于存储作业 程序以及各种参数等的硬盘4、作为暂时的计算区域的RAM5、作为中央 运算处理装置的CPU6、掌管悍接的控制的焊接控制部13以及未图示的伺 服驱动器，它们通过总线(未图示)被连接。
作为操作单元的示教操作盘TP具备显示各种信息的显示部41;设 定机械手M的移动目标位置、动作参数等的各种条件的设定部42。由设 定部42输入的各种条件等被输入到机器人控制装置RC的主控制部3。
主控制部3具备对从设定部42输入的各种条件进行存储处理的教 示处理部20;显示处理部21以及解释执行部22。教示处理部20，从设定 部42输入在断续脉冲焊接时所必需的条件时，将焊接条件Tc (焊接电流、 焊接电压)、移动速度Ms、移动间距Mp、冷却时间Ct以及轨道图案Kp 及其参数Pm存储到硬盘4中。显示处理部21根据需要将所输入的各种数 据显示在示教操作盘TP的显示部41中。在此，轨道图案Kp为在包括作 业位置的规定区域进行焊接时的轨道图案。上述的动作控制部11基于该 轨道图案Kp以及其参数Pm生成焊接轨道。
图2为表示轨道图案的例子的图。如该图所示的多个图案作为轨道图 案群Kg被预先存储在硬盘4中。轨道图案群Kg将名称以及形状作为组 显示在示教操作盘TP的显示部41中，因此操作者能够从视觉上理解轨道 图案，并且能够选择任一个轨道图案。
另外，轨道图案群Kg优选为为了实现宽度宽的焊缝而包括尤其最适 合的圆、椭圆或者螺旋的结构。进而，如该图(c) (f)所示，在螺旋 的情况下预先规定细分化后的图案以使螺旋旋转的开始位置、旋转方向等能够影像化(image)时，将更好。
接下来，对动作控制部11按照圆或者椭圆的轨道图案所生成的焊接轨道进行说明。首先对成为生成焊接轨道时的基准的焊接线坐标系进行说明。
图3为用于说明焊接线坐标系的图。该图(a)表示电弧焊矩T与作业线L相垂直地被教示的情况，该图(b)表示电弧焊矩T与作业线L成角度地被教示的情况。在该图中，作业线L为为了接合工件W1以及工件W2而连接被教示的开始点Sp以及结束点Ep的线。作业线方向Dr为电弧焊矩T从开始点Sp向结束点Ep行进的方向。与现有技术相同，作业线L由移动间距Mp分割，在作业线L上算出多个作业位置。作业位置Pn表示多个作业位置中的一个。以下，对在包括该作业位置Pn的规定区域中定义焊接线坐标系的方法进行说明。在其他的作业位置中也采用同样的方法来定义焊接线坐标系。
焊接线坐标系基于作业位置Pn中的电弧焊矩T的前端部的位置姿势信息、即作业线方向成分以及基础坐标系中的位置姿势坐标值，能够按照如下那样进行定义。
如该图(a)所示，将下述坐标系定义为焊接线坐标系，即将原点作为作业位置Pn，将该作业位置Pn中的作业线方向Dr作为Z+方向，将插入电弧焊矩T的内部的焊丝(未图示)的縮回(retract)方向作为X+方向，将与Z+方向和X+方向相正交并且按照所谓的右手坐标系的方向作为Y+方向的坐标系。焊接轨道在YZ平面上被算出。
在使电弧焊矩T具有角度地被教示的情况下，如该图(b)所示，向包括作业位置Pn并且与焊接线坐标系的Z轴相正交的平面H投影电弧焊矩T，设将投影后的电弧焊矩T'的縮回方向为X+方向。其他与该图(a)相同。
另外，在上述中，表示作业线L为直线的情况，但作业线L为圆弧的情况下，如果将圆弧的接线方向看作作业线L，则能够采用与上述相同的方法来定义焊接线坐标系，因此省略说明。
接下来，以上述焊接线坐标系为基准对生成圆焊接轨道以及椭圆焊接轨道的方法进行说明。
14图4为表示生成圆焊接轨道的样子的图。该图中，关于作业位置Pn、电弧焊矩T、工件W1、工件W2、开始点Sp、结束点Ep、作业线L、作业线方向Dr以及焊接线坐标系的XYZ方向，由于与图3相同，因此省略说明。
圆焊接轨道Kc在包括作业位置Pn的作业线方向Dr以及与作业线L相正交的方向上具有规定宽度的区域中被生成。此外，配置作业位置Pn作为焊接开始结束位置Wp。所谓焊接开始结束位置Wp，为开始焊接的位置，并且按照旋转方向Rd沿圆焊接轨道Kc旋转1周，结束焊接的位置。
圆半径值Cr以及旋转方向Rd被设定作为圆焊接轨道的参数Pm。作为规定宽度的圆半径值Cr决定焊接痕的宽度(即焊缝宽度)，也可由圆直径值来代替圆半径值。旋转方向Rd用于在使电弧焊矩T沿圆焊接轨道移动时，决定朝向作业线方向Dr向左右那一个方向旋转。
圆焊接轨道Kc按照如下那样生成。设从作业位置Pn向作业线方向Dr隔开圆半径值Cr的位置为圆的中心位置Cc，算出YZ平面中的具有圆半径值Cr的圆轨道。另外，该圆轨道基于公知的函数等被容易地算出，因此对于详细的计算式等，省略说明。而且，将作业位置Pn作为焊接开始结束位置Wp。由此，在包括作业位置Pn的作业线方向侧的区域中生成圆焊接轨道Kc。
也可采用与上述相同的方法，生成椭圆焊接轨道。即设置椭圆焊接轨道的左右方向长度半径值以及前进方向长度半径值作为参数Pm，来代替上述的圆半径值Cr。左右方向长度半径值以及前进方向长度半径值也可分别为各自的直径值。这相当于在生成椭圆焊接轨道时必要的所谓椭圆的长轴值以及短轴值。
并且，将从作业位置Pn向作业线方向Dr离开前进方向长度半径值的位置作为椭圆的中心位置Cc，在YZ平面中算出具有左右方向长度半径值以及前进方向长度半径值的椭圆轨道。由于该椭圆轨道也能根据公知的函数等被容易地算出，因此关于详细的计算式等省略说明。之后，将作业位置Pn作为焊接开始结束位置Wp。由此，在包括作业位置Pn的作业线方向侧的区域中生成椭圆焊接轨道Kd。
接下来，对进行断续脉冲焊接时的动作进行说明。图5为表示断续脉
15冲焊接时的处理的流程的流程图。
步骤S1中，用移动间距Mp分割作业线L来算出作业位置。如果设最初的作业位置为Pl，则作业位置P1为由图4所表示的开始点Sp。
在步骤S2中，使电弧焊矩T移动到作业位置P1。
在步骤S3中，通过上述的方法设定作业位置Pl中的焊接线坐标系。
在步骤S4中，通过上述的方法生成设作业位置Pl为焊接开始结束位置Wp的焊接轨道。进而，进行用于使电弧焊矩T按照所生成的焊接轨道移动的插补运算。即圆焊接轨道Kc的情况下，基于圆半径值Cf几何学地算出圆焊接轨道Kc的焊接长(圆周长)，基于该焊接长以及所设定的移动速度算出由各插补周期所应采用的焊接线坐标系的坐标值，通过坐标变换将该坐标变换为基础坐标系(base coordinate)的坐标值，进而通过进行逆变换运算来算出机械手M的各关节的移动目标值。在椭圆焊接轨道Kd的情况下，基于左右方向长度半径以及前进方向长度半径几何学地算出椭圆焊接轨道Kd的焊接长(椭圆周长)，与圆焊接轨道Kc同样地算出机械手M的各关节的移动目标值。另外，上述移动速度也可使用设定为断续脉冲焊接的条件的移动速度Ms，能够设定焊接速度作为轨道图案的参数Pm，也可使用该焊接速度。
在步骤S5中，开始焊接，使电弧悍矩T按照焊接轨道移动，到达焊接开始结束位置Wp。另外，没有图示，但在焊接开始结束位置Wp结束了焊接后，与现有技术同样在停止了电弧焊矩T的状态下设定的冷却时间Ct的期间进行焊接痕的冷却处理。
在步骤S6中，判定当前的作业位置是否为结束点Ep。当前的作业位置为结束点Ep时，结束流程。在当前的作业位置不是结束点Ep的情况下，返回到步骤S2。返回到步骤S2后，在分离移动间距Mp的下一个作业位置P2 Pn的每一个中，反复步骤S2 S6。
如上所述，在各作业位置的焊接时，在包括作业位置的作业线方向以及与作业线相正交的方向上具有规定宽度的规定区域中生成焊接轨道，通过一边使电弧焊矩的前端部按照该焊接轨道移动， 一边进行焊接来抑制对母材的线能量，并能够在包括作业位置的大的区域中形成焊接痕。即由于能够形成比在现有的停止了的状态下所形成的焊接痕大的焊接痕，因此能够实现宽度宽的焊缝。
此外，通过使焊接轨道为圆或者椭圆或者螺旋，从而除了上述效果外，还能提高焊缝的美观。
此外，为了实现宽度宽的悍缝而能从预定的图案中选择特别适合的焊接轨道的图案，从而除了上述效果之外，还能实现与操作者的需要相对应的焊缝外观。
此外，圆焊接轨道基于包括圆直径值或者圆半径值的预定的参数以及作业位置中的电弧焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，将轨道的中心位置配置在作业线上，并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位置。即除了上述效果之外，能够在各作业位置中形成圆形状的焊接痕。
此外，椭圆焊接轨道基于包括长轴值以及短轴值的预定的参数以及作业位置中的电弧焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，将中心位置配置在作业线上，并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位置。即除了上述效果之外，能在各作业位置中形成椭圆形状的焊接痕。
此外，通过将焊接开始位置以及焊接结束位置作为作业位置，从而在作业位置开始焊接之后，使电弧焊矩前端部按照圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道移动，并返回到作业位置。由此，除了上述效果之外，通过在圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道所生成的焊接痕能够实现宽度宽的焊缝。
接下来，对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式l中，在作业位置Pn的作业线方向侧生成焊接轨道，但在实施方式2中，在作业位置Pn的周围生成焊接轨道。
图6为表示实施方式2中的在作业位置Pn的周围生成圆焊接轨道的样子的图。在该图中，与图4的不同点在于将作业位置Pn作为圆焊接轨道Kc'的中心位置Cc'。其他与实施方式l相同，因此省略说明。
圆焊接轨道Kc，如下那样生成。首先，将作业位置Pn作为中心位置Cc'，算出在YZ平面中具有圆半径值Cr的圆轨道。之后，在该圆轨道上，从作业位置Pn向与作业线方向Dr相反的方向离开圆半径值Cr的位置上算出焊接开始结束位置Wp'。由此，在作业位置Pn的周围的区域生成圆焊接轨道Kc'。与实施方式1相同，也能在作业位置Pn的周围生成椭圆焊接轨道。即，设置椭圆焊接轨道的左右方向长度半径以及前进方向长度半径作为参
数Pm来代替上述的圆半径值Cr，设作业位置Pn为中心位置Cc'，在YZ
平面中算出具有左右方向长度半径以及前进方向长度半径的椭圆轨道。之后，在该椭圆轨道上，在从作业位置Pn向与作业线方向Dr相反的方向上离开前进方向长度半径的位置上算出焊接开始结束位置Wp，。由此，在作业位置Pn的周围生成椭圆焊接轨道Kd'。进而，与实施方式l相同，进行用于使电弧焊矩T沿焊接轨道移动的插补运算。
接下来，对进行断续脉冲焊接时的动作进行说明。图7为表示实施方式2中的断续脉冲焊接时的处理的流程的流程图。
在步骤S1中，算出由移动间距Mp分割作业线L的作业位置。如果设最初的作业位置为Pl，则作业位置Pl为图4所示的开始点Sp。
在步骤S2中，通过上述方法设定作业位置Pl中的焊接线坐标系。
在步骤S3中，将作业位置P1作为中心位置，通过上述方法生成在作业线L上具有焊接开始结束位置Wp'的焊接轨道。进而，与实施方式1相同，进行用于使电弧焊矩T按照焊接轨道移动的插补运算。
在步骤S4中，使电弧焊矩T向焊接轨道上的焊接开始结束位置Wp'移动。
在步骤S5中，开始焊接，使电弧焊矩T按照焊接轨道移动，并到达焊接开始结束位置Wp'。此外，虽然未图示，但在焊接开始结束位置Wp'结束焊接后，与现有技术相同，在停止电弧焊矩T的状态下设定的冷却时间Ct的期间进行悍接痕的冷却处理。
在步骤S6中，判定当前的作业位置是否为结束点Ep。当前的作业位置为结束点Ep时，结束流程。当前的作业位置不为结束点Ep时，返回到步骤S2。返回到步骤S2之后，在离开移动间距Mp的下一个作业位置P2 Pn的每一个中，反复步骤S2 S6。
如上所述，在实施方式2中，将圆或者椭圆的中心位置作为作业位置。实施方式1中，将作业位置作为基端部形成在作业线方向上偏移(offset)的圆或者椭圆，但通过将作业位置作为圆或者椭圆的中心位置，从而形成以作业位置为中心的圆或者椭圆。由此，能够实现圆或者椭圆所形成的焊接痕的形成位置是理想的并且对于操作者而言是清楚的效果。
另外，在上述的实施方式2中，也可在焊接轨道的中心位置中进行一
次焊接之后使电弧焊矩按照焊接轨道移动。以下，对在焊接轨道的中心位置中进行一次焊接的方式进行说明。
图8为在焊接轨道的中心位置中进行一次焊接之后使电弧焊矩按照焊
接轨道移动时的流程图。在该图中，由虚线表示的步骤S1 S4以及S6为赋予与图7相同的符号的同一步骤，因此省略说明。以下，对由实线表示的步骤S4'以及S5进行说明。
在步骤S4'中，在作业位置中停止电弧焊矩T之后的状态下，在规定的焊接时间进行焊接。该焊接时间构成为能够作为断续脉冲焊接时的条件而预先设定。
之后，在步骤S5中，使电弧焊矩T向焊接轨道上的焊接开始结束位置Wp'移动。在该移动时，也可在移动前停止电弧，也可在保持发出电弧的状态下向焊接开始结束位置Wp'移动。之后，按照焊接轨道移动后，到达焊接开始结束位置Wp'。
由此，在按照所生成的圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道移动电弧焊矩之前，在焊接轨道的中心位置中，在停止电弧焊矩的状态下进行规定焊接时间的焊接。例如在圆焊接轨道的情况下，作为参数规定的圆半径值或者圆直径值过大时，存在在圆的中心位置附近没有形成焊接痕的情况，但首先通过最初在中心位置停止电弧焊矩的状态下进行规定的焊接时间的焊接，从而即使圆半径或者圆直径大也在中心位置附近形成焊接痕。这种方式即使为椭圆焊接轨道也是相同地。即能够更可靠地形成大的焊接痕。[实施方式3]
接下来，对本发明的实施方式3进行说明。实施方式1以及2中，在作业位置Pn的作业线方向侧或者作业位置Pn的周围生成圆焊接轨道Kc(Kc')或者椭圆焊接轨道Kd (Kd')，但在实施方式3中，生成从作业位置Pn朝向外侧螺旋状地旋转的螺旋焊接轨道。
图9为用于说明螺旋焊接轨道的图。该图为从X+方向看由实施方式1说明的焊接线坐标系的YZ平面的图，表示在YZ平面上描绘螺旋焊接轨道Kr的样子。在该图中，作业位置Pn、作业线L、作业线方向Dr以及旋转方向Rd与图4中赋予相同符号的部分相同，因此省略说明。
该图所示的螺旋焊接轨道Kr如下那样生成。首先，将作业位置Pn作 为焊接开始位置Ws，算出YZ平面中具有最大螺旋半径值Sr的螺旋轨道。 所谓螺旋轨道指其半径与角度成比例地增加、所谓的阿基米德螺旋。阿基 米德螺旋的式子由半径f^a0 (a为常数，0为旋转角度)来表示。即以作 业位置Pn为中心，规定如图所示的象限(0tt、 1/2tt、 tt、 3/2tt)，赋予旋转 开始角度、旋转结束角度、旋转结束时半径(=最大螺旋半径值Sr)作为 参数Pm，从而能够容易地算出螺旋轨道。该图的情况下，旋转开始角度 为1/2tt，旋转结束角度为4tt，最大螺旋半径值为Sr。基于上述方法，算 出上述常数a，还算出各旋转角度的半径R。即能够容易地算出在螺旋轨 道上应获取的焊接线坐标系的坐标值。
图10为表示螺旋轨道的例子的图。例如通过使旋转开始角度以及旋 转结束角度变化，而能生成如图(a) (f)所示的螺旋焊接轨道Kr。在 该图(a) (f)中表示了使旋转开始角度以及旋转结束角度变化的情况 的例子，但通过在其中加入旋转开始时半径值，从而能够更灵活地规定螺 旋轨道。即上述的阿基米德螺旋的式子为半径R-Ri+al Ri为旋转开始时 半径值。该图(g)表示在该图(e)中考虑旋转开始时半径值Ri的螺旋 轨道。
返回到图9，在螺旋轨道上且从作业位置Pn向作业线方向Dr离开最 大螺旋半径值Sr的位置上算出焊接结束位置We。由此，在作业位置Pn 的周围的区域生成螺旋焊接轨道Kr。
另外，上述最大螺旋半径值Sr也可使用与移动间距Mp相同值。图 11为用于说明最大螺旋半径值与移动间距之间的关系的焊缝的影像图。该 该图(a)表示最大螺旋半径值Sr与移动间距Mp为相同值时的焊缝，该 图(b)表示最大螺旋半径值Sr比移动间距Mp短时的焊缝，该图(c)表 示最大螺旋半径值Sr比移动间距Mp长时的焊缝。在该图(b)以及(c) 中，描绘螺旋焊接轨道Kr并在作业线方向Dr上移动最大螺旋半径值Sr 后，需要进一步向离开移动间距Mp量的下一个作业位置移动，但如该图 (a)所示，在使最大螺旋半径值Sr与移动间距Mp相同的情况下，不需 要向下一个作业位置移动。
20接下来，对进行断续脉冲焊接时的动作进行说明。图12为表示实施 方式3中的断续脉冲焊接时的处理的流程的流程图。
在步骤S1中，由移动间距Mp分割作业线L而算出作业位置。如果 设最初的作业位置为Pl，则作业位置Pl为图4所示的开始点Sp。
步骤S2中，使电弧焊矩T向作业位置P1移动。
在步骤S3中，通过上述的方法设定作业位置Pl中的焊接线坐标系。
在步骤S4中，通过上述方法生成将作业位置Pl作为焊接开始位置 Ws，将向作业线方向Dr离开最大螺旋半径值Sr的位置作为焊接结束位置 We的螺旋焊接轨道Kr。进而，进行用于使电弧焊矩T按照螺旋焊接轨道 Kr移动的插补运算。即基于螺旋的旋转开始角度、旋转结束角度、最大螺 旋半径值Sr、旋转开始时半径值等几何学地算出螺旋焊接轨道Kr的焊接 长(螺旋长)，基于该焊接长以及所设定的移动速度算出在各插补周期中 应采用的坐标值，与上述的实施方式1相同地算出机械手M的各关节的 移动目标值。上述移动速度也可使用作为断续脉冲焊接的条件所设定的移 动速度Ms，也可设定焊接速度作为轨道图案的参数Pm，使用该焊接速度。
在步骤S5中，开始焊接，使电弧焊矩T按照螺旋焊接轨道Kr移动， 并到达焊接开始结束位置Wp。此外，虽然未图示，但在焊接开始结束位 置Wp结束焊接后，与现有技术相同，在停止了电弧焊矩T的状态下所设 定的冷却时间Ct的期间进行焊接痕的冷却处理。
在步骤S6中，判定当前的作业位置是否为结束点Ep。当前的作业位 置为结束点Ep时，结束流程。在当前的作业位置不是结束点Ep的情况下， 通过最大螺旋半径值Sr与移动间距Mp之间的差算出向下一个作业位置的 移动距离之后，返回到步骤S2。返回到步骤S2之后，在下一个作业位置 P2 Pn的每个中反复步骤S2 S6。
如以上说明那样，在进行断续脉冲焊接的各作业位置中，在作业位置 Pn开始焊接， 一边描绘使电弧焊矩T向旋转方向Rd的方向的螺旋焊接轨 道Kr 一边使其移动，使其到达从作业位置Pn向作业线方向Dr的方向离 开最大螺旋半径值Sr的焊接结束位置Pe。
如上所述，螺旋焊接轨道基于包括向作业线方向的移动距离即最大螺 旋半径值的预定的参数以及作业位置中的电弧焊矩前端部的位置姿势信
21息被算出。之后，在作业位置开始焊接后，使电弧焊矩前端部按照螺旋焊 接轨道移动并且到达离开最大螺旋半径值量的位置。由此，能够通过在螺 旋焊接轨道所生成的焊接痕来实现宽度宽的焊缝。
此外，使螺旋焊接轨道的最大螺旋半径值与向下一个作业位置的移动 距离即移动间距相同。从而，除了上述效果之外，还能减少与螺旋焊接轨
道相关的教示工时。此外，能够縮短生产节拍时间(tacttime)。即在规定
最大螺旋半径值为与移动间距不同的值的情况下，描绘螺旋焊接轨道并在 作业线方向上移动最大螺旋半径值量后，需要向离开移动间距量的下一个 作业位置移动，但在使最大螺旋半径值与移动间距相同的情况下，由于不 需要向下一个作业位置的移动，因此能够縮短生产节拍时间。
以上，对实施方式进行了说明，但在各实施方式中，也可使各轨道图
案的参数Pm中包括用于使焊接轨道在与作业线方向正交的方向变形的扁 平率。该扁平率优选朝向作业线方向在右侧和左侧分别设定右扁平率以及 左扁平率。由此，能够变形焊接轨道。尤其螺旋焊接轨道，例如如图9所 示，在旋转方向Rd朝向作业线方向Dr而为右的情况下，朝向作业线方向 Dr且右侧的轨道比左侧的轨道稍微大一些，因此通过设定扁平率能够防止 螺旋焊接轨道的偏斜。即能够更进一步地实现与操作者的需要相对应的焊 接轨道。
此外，在上述各实施方式中，在各作业位置中每次进行焊接轨道的生 成，但也可仅在最初的作业位置生成焊接轨道，在以后的作业位置中再次 使用该焊接轨道。
权利要求
1. 一种断续脉冲焊接方法，其通过反复使焊矩移动到作业线上的作业位置并进行焊接后，在离开规定的移动间距的下一个作业位置再次进行焊接，来使通过各作业位置的焊接所形成的焊接痕重合而在工件上形成焊缝，其特征在于，在包括上述作业位置并在上述作业线方向以及与上述作业线相正交的方向上具有规定宽度的规定区域中生成焊接轨道，一边使上述焊矩的前端部按照该生成的焊接轨道进行移动，一边进行焊接。
2. 根据权利要求1所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于， 上述焊接轨道为圆焊接轨道或者椭圆焊接轨道或者螺旋焊接轨道。
3. 根据权利要求2所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述圆焊接轨道基于包括圆直径值或者圆半径值的预定的参数以及 上述作业位置中的上述焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，中心位置被 配置在上述作业线上并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位置。
4. 根据权利要求2所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述椭圆焊接轨道基于包括椭圆的长轴值以及短轴值的预定的参数 以及上述作业位置中的上述焊矩前端部的位置姿势信息而被算出，中心位 置被配置在上述作业线上并且在轨道上配置焊接开始位置以及焊接结束位置。
5. 根据权利要求3或4所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于， 上述焊接开始位置以及上述焊接结束位置为上述作业位置。
6. 根据权利要求3或4所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于， 上述中心位置为上述作业位置。
7. 根据权利要求6所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于， 在按照上述焊接轨道移动上述焊矩之前，在上述中心位置停止上述焊矩的状态下进行规定的焊接时间的焊接。
8. 根据权利要求2所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于， 上述螺旋焊接轨道基于向上述作业线方向的移动距离即包括最大螺旋半径值的预定的参数以及上述作业位置中的上述焊矩前端部的位置姿势信息被算出，将上述作业位置作为焊接开始位置，将在上述作业线方向 上离开上述最大螺旋半径值量的位置作为焊接结束位置。
9. 根据权利要求8所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于， 上述最大螺旋半径值与上述移动间距相同。
10. 根据权利要求3 9中任一项所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述参数包括用于使上述焊接轨道在与上述作业线方向相正交的方 向变形的扁平率。
11. 根据权利要求1 10中任一项所述的断续脉冲焊接方法，其特征在于，上述焊接轨道按照从包括预定的圆或者椭圆或者螺旋的多个轨道图 案中选择的一个轨道图案而生成。
全文摘要
本发明提供一种能够形成宽度宽的焊缝的断续脉冲焊接方法。该方法通过在作业线(L)上的作业位置上使电弧焊矩(T)移动并进行焊接后，在离开了规定的移动间距的下一个作业位置再次进行焊接，来使通过在各作业位置的焊接所形成的焊接痕重合而在工件(W)上形成焊缝，在包括作业位置(Pn)并在作业线方向(Dr)以及与作业线L相正交的方向上具有规定宽度的规定区域中生成焊接轨道(Kc)，一边使电弧焊矩(T)的前端部按照该焊接轨道(Kc)移动一边进行焊接。焊接轨道(Kc)为圆或者椭圆或者螺旋的焊接轨道，按照从预定的轨道图案中选择的图案而被生成。在各作业位置中通过焊接轨道(Kc)形成焊接痕，从而能够实现宽度宽的焊缝。
文档编号B23K9/09GK101462192SQ20081018850
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者上园敏郎, 中津川勇二, 广田周吾 申请人:株式会社大亨