多层堆焊中的焊接条件设定支援装置的制作方法

本发明涉及一种多层堆焊中的焊接条件的设定支援装置。

背景技术：

在对工件自动地进行焊接的焊接机器人中，在焊接机器人(例如多关节机器人)的前端部分安装有具备焊炬等的工具。通常在控制这样的焊接机器人的动作的控制器上连接有用于操作焊接机器人的示教器(操作装置)。

示教器是便携型的操作装置，主要通过手动操作使焊接机器人实际动作而示教工具相对于工件的移动路线以及位置等。在此基础上，焊接条件等也通过该示教器进行示教。该示教器具备显示部，在该显示部显示各种信息。

例如，在专利文献1中公开了在示教器的显示部显示焊接施工条件、输入热量、焊道形状等的技术。

即，专利文献1的特征在于公开了一种焊接条件自动选定方法，在选定电弧焊的焊接条件时，根据操作人员的指令从操作部选定焊接条件，设定必要的信息、即被焊接材料、坡口形状、焊接姿态、焊接方法以及熔接材料，根据暂时存储焊接数据、处理结果的存储部的信息与所述设定的条件，基于操作人员的指令而利用控制部进行运算处理，根据需要向显示部或者记录部输出焊接施工条件、输入热量、焊道形状、电弧现象、焊道层叠图。

专利文献1：日本特开平6-126453号公报

然而，经由示教器设定的焊接条件多种多样，例如使用示教器所配备的输入键而输入母材的形状、接头形状、焊接姿态(母材的角度)、焊接目标位置(焊炬目标位置)等。特别是在进行多层堆焊的情况下，由于要输入、设定的项目繁多，因此输入错误不可避免。

然而，用于确认已输入的数值的显示部以往仅显示输入的数字自身，在以往的显示方法中，难以发现输入错误。

在解决这样的问题点时，专利文献1并未公开有益的解决方法。专利文献1仅记载有“···根据需要向显示部或者记录部输出焊接施工条件、输入热量、焊道形状、电弧现象、焊道层叠图”，没有明确地公开具体的显示方法等。

技术实现要素：

因此，鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种多层堆焊中的焊接条件设定支援装置，其根据使用示教器所配备的输入键而输入的焊接条件来计算焊接后的焊道层叠图，不仅能够将计算出的焊道层叠图以图形方式显示，还能够将母材的形状、接头形状、焊接姿态、焊接目标位置等被给予的全部条件以图形方式显示，从而有利于操作人员进行确认。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，在本发明中采用以下的技术手段。

本发明涉及一种焊接条件设定支援装置，其应用于由焊接机器人进行的多层堆焊，其中，所述焊接条件设定支援装置具备：控制部，其控制所述焊接机器人；以及示教器，其与所述控制部相连，并且进行朝向所述焊接机器人的动作指示，所述示教器具有用于设定操作指示信息的输入部、以及能够进行基于图像的显示的显示部，所述示教器构成为，能够设定被焊接材料的形状以及焊接条件作为所述操作指示信息，所述焊接条件设定支援装置根据设定的所述焊接条件而自动地计算包括焊道的层数、道次数、层叠方向中的至少一者在内的焊道层叠剖面的状况，所述示教器的所述显示部将通过所述计算而得到的所述焊道层叠剖面的状况与所述被焊接材料以及所述被焊接材料的坡口形状一并显示。

优选的是，所述示教器构成为能够设定焊接施工的各要素。

优选的是，所述显示部构成为，能够以与显示于所述显示部的焊道层叠剖面重叠的方式显示焊炬目标位置。

根据本发明的技术，不仅能够在示教器的显示部显示计算出的焊道层叠图，还能够将母材的形状、接头形状、焊接姿态、焊接目标位置等多个条件以图形方式显示，有助于操作人员进行确认。

附图说明

图1是包括示教器的焊接机器人系统的简要结构图。

图2是示出示教器的操作面的图。

图3示出在示教器上显示的焊道层叠图的例子。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的焊接机器人1(以下，仅称作机器人系统1)进行说明。

首先，参照图1对本实施方式的机器人系统1的整体结构进行说明。

如图1所示，机器人系统1包括焊接机器人2、具有示教器3的控制装置4、以及计算机5。

焊接机器人2例如是垂直多关节型的6轴工业用机器人，在设置于其前端的凸缘部安装有由焊炬等构成的焊接工具6。该焊接机器人2也可以搭载于搭载焊接机器人2本身并使其移动的滑动件(未图示)。

控制装置4根据从示教器3输出的指示焊接机器人2的动作方向的操作指示信息而向焊接机器人2输出动作指示，并且根据预先示教的程序(示教程序)而输出针对焊接机器人2的动作指示，由此控制焊接机器人2的动作。操作指示信息通过设置于示教器3的操作按钮的操作来设定。

作为示教程序，具有使用与控制装置4连接的示教器3来制作的情况、或使用利用了计算机5的离线示教系统来制作的情况。在任一情况下，示教程序均在焊接机器人2实际进行焊接作业之前预先制作，指示焊接作业中的焊接机器人2的动作。通过计算机5离线制作的示教程序经由以磁或电的方式存储数据的介质等向控制装置4交接，或者通过数据通信向控制装置4传送。

计算机5、即离线示教系统作为显示装置而具备能够进行图形显示的显示器，作为输入装置而具备键盘或鼠标。另外，为了获取工件的cad信息而设置有读取装置或者通信装置。

如上所述，在本实施方式的机器人系统1中，使用示教器3或计算机5制作示教程序。将该示教程序的制作称为示教作业，但不限于示教作业，在操作焊接机器人2时，持有示教器3的操作人员m可以站在焊接工具6的运行范围外进行作业。

经由该示教器3设定的焊接条件多种多样，例如，使用示教器3所配备的输入键来输入母材的形状、接头形状、焊接姿态(母材的角度)、焊接目标位置(焊炬目标位置)等。

详细而言，操作人员经由示教器3而输入“构件、母材、坡口形状、焊接姿态”等被焊接材料的形状、“焊接方法、熔接材料”等进行焊接施工的各要素、“焊接电流、速度、摆动信息(幅度、基准面、周期)、焊炬目标位置、角度”等焊接条件。特别是在多层堆焊的情况下，需要与其层数对应地输入焊接条件，并且输入、设定的项目繁多。因此，经验少的操作人员容易犯下输入错误。

然而，在本发明的多层堆焊中的焊接条件设定支援装置中，根据经由示教器3而输入的焊接条件，在控制装置4或示教器3内部的计算器中计算焊接后的焊道层叠图。将计算出的焊道层叠图立即显示于示教器3的显示部8。显示于显示部8的焊道层叠图包括焊道的层数、道次数、层叠方向。此外，在显示部8中不仅显示焊道层叠状态，而且还在视觉上同时显示母材的形状、接头形状、焊接姿态、焊炬目标位置等所有条件。由此，操作人员能够通过目视来直观地判断输入的焊接条件是否正确，能够极大地有助于确认所输入的焊接条件。

详细说明以上的技术。

首先，如图2所示，示教器3设置有显示与焊接机器人2的动作、示教操作相关的信息等的显示部8。为了对焊接机器人2进行操作指示信息的设定或示教动作的设定，在面向附图时的显示部8的下方配置有操作按钮9或者用于输入数值的数字键7等。

作为操作按钮9，设置有用于在焊接工具6的焊丝的前端产生电弧的开关即“电弧接通/切断”按钮、用于向焊接工具6供给焊丝的“焊丝输送”按钮、以及用于在示教操作等中存储焊接机器人2的姿态的“位置存储”按钮等。还设有输入各种数值的数字键7。

在示教器3的壳体中的、设置有操作面的一侧的左右的侧方，设置有用于供操作人员保持示教器3的把手(把持部10)，操作人员与操作面对置，并且将右手放在右侧的把持部10上并将左手放在左侧的把持部10上，从而保持示教器3。

在中厚板(中厚钢板)的焊接中，与薄板焊接比较，在以下方面明显不同。

即，在焊接中，(1)采用多层堆焊，(2)坡口的角度多种多样，需要根据准确的坡口形状、角度进行层叠显示，(3)需要显示与焊接姿态、坡口状态相应的层叠方向，(4)屡次需要在焊接中途改变层叠方向等。

通常，焊接指导书等中记录的坡口、接头形状是典型的情况，考虑到实际的厚板的焊接，构件与母材的交叉角成为直角以外的角度的情况、整体倾斜的情况等占据大多数，接头、坡口形状多种多样。

这些形状需要高效地显示。在本发明中，通过组合通常的母材形状以及构件形状而显现30种以上的有意义的中厚板的接头、坡口形状的代表图案，并且通过指定构件相对于母材的交叉角度而使斜向配置的情况也能够全部表现。通过这样的功能，在本发明中高效地显示更真实的工件形状。它们的显示(视觉显示)在示教器3的显示部8中呈现。

其中，在多层堆焊中，将相同层叠方向的高度的焊接称为层，将实际焊接的次数称为道次。

在示教器3的显示部8中的焊道的层叠显示中，需要相对于操作人员容易理解地显示。在多层堆焊中，针对各焊接道次改变目标位置进行焊接，为了区别显示相同层的焊接道次与除此以外的焊接道次，若目标位置相对于层叠方向高度进入某一范围内，则判断为相同层进行显示。

另外，在具有阶梯差的情况或在t接头、l型焊接等中，填埋坡口部分的焊接有时候在水平层叠之后，进行沿着精加工形状带有倾斜度的层叠。根据摆动基准面的切换等焊接条件的变更而自动地切换层叠方向。由此可知，在示教器3的显示部8中也进行焊道的层叠显示。

焊接机器人2的操作人员将各种指令值作为焊接条件经由示教器3来输入，但操作人员想要知道的是按照输入的条件进行焊接时的焊接结果。

为此，在本发明中焊接机器人2的操作人员以如下方式进行支援：

(1)在设定、变更焊接电流、电压、速度等时，其结果是，以二维或三维的方式将焊接接头的剖视图上的“熔深”或“熔敷金属(焊道)形状”以图形方式显示；

(2)在设定、变更焊炬目标位置、焊炬角度时，也以二维或三维的方式将焊接接头的剖视图上的“目标位置、焊炬角度”以图形方式显示，由此，操作者能够更简单且可靠地进行条件设定、变更作业。

例如，针对焊炬目标位置，需要对左右与上下方向设定值，若焊接姿态发生变化，即便是相同形状的接头、坡口，适当的目标位置偏移的设定值也不同，需要非常慎重地进行条件设定。不仅能够确认是否成为想象中的目标位置，而且还不光通过数值来确认、检查输入错误等，而是进行基于图形显示的确认、检查而使之便于理解，从而避免错误。

[实施例]

图3示出在示教器3的显示部8中显示的画面的例子(例1～例3)。

在多层堆焊中，将相同高度的道次称作层。例如，图3的例1所示的2～3道次被称作第二层，4～6道次被称作第三层。相同层除了目标位置、壁处的焊炬角度以外大多设定为几乎相同的条件，为了向操作者进行设定支援，也需要进行层与道次的判断并将其简明易懂地显示。

为了计算层与道次的关系，在考虑到焊接接头的焊接姿态的倾斜度等的基础上，将实际层叠的方向定义为层叠高度，计算能够从目标位置的左右、上下计算出的层叠高度，将层叠高度处于某一范围内的道次设为同层而使其分组化。

在本实施例中，考虑在计算能力低的显示装置中也能够应对，将同层的熔敷量相加并作为层进行层叠，并且根据层内的各道次的熔敷量而从目标位置分配，以简易的形状显示。

[例1]

图3的例1的显示是设定了t接头的水平角焊的条件的例子。

根据图3的例1明确可知，利用第一道次焊接第一层，利用第二道次以及第三道次来焊接第二层，利用第四道次～第六道次来焊接第三层。焊炬倾斜角度以及层叠方向为斜向45°。

图3所示的涂黑圆圈是各道次中的焊炬的目标位置。

这样，由于各种信息一并显示于焊道剖面，因此操作人员能够直观且准确地判断并确认自己通过示教器3输入的焊接条件是否正确。

[例2]

图3的例2的显示是设定了t接头的向下角焊的条件的例子。母材与例1相比倾斜45°，焊接姿态向下。

在例2中，与例1不同，利用第一道次焊接第一层，利用第二道次焊接第二层，利用第三道次焊接第三层，利用第四道次焊接第四层。各道次中的焊炬的目标位置也与例1明显不同。

这样，即便是相同的t接头的角焊，若母材的角度不同，则恰当的焊接条件也明显不同。本发明对于这样的情况下的焊接条件的确认是非常有效的。

[例3]

图3的例3的显示是设定了t接头的l形焊接的条件的例子。在此基础上，在例3中切换了焊道的层叠方向。

在本例中，在第七道次之前，焊炬向下，焊道沿水平方向层叠。在第八道次之后，焊炬角度为斜向45°。

在进行该显示时，考虑到焊接条件的摆动方向的基准面从水平朝向焊炬方向在中途切换这一点，根据该信息而切换焊道层叠方向的显示。表1以表的形式示出例3中实际设定的焊接条件，仅供参考。

[表1]

需要说明的是，在不进行摆动的情况下，着眼于焊炬倾斜角度在中途变化，基于该情况来切换层叠显示。

另外，本发明的多层堆焊中的焊接条件设定支援装置构成为，在示教器3的显示部8不仅能够以图形的方式显示计算出的焊道层叠图，还能够以图形的方式显示母材的形状、接头形状、焊接姿态(母材的角度)、焊接目标位置、摆动幅度、摆动基准面、焊炬目标位置、焊炬角度等所有条件。

另外，本发明的多层堆焊中的焊接条件设定支援装置构成为，根据显示于所述显示部的焊道层叠剖面的状况，能够确认通过所述示教器设定的被焊接材料的形状、进行焊接施工的各要素、焊接条件的内容。

本次公开的实施方式在全部方面仅是例示，不起限制作用。

例如，也可以针对每一层焊道而利用图像传感器等测量焊道形状，将测量出的形状与预定的焊道形状的差异显示于显示部8。另外，将本申请的显示器设为示教器，但也可以设为笔记本电脑或触摸面板等便携型装置。