专利名称：校正焊炬的焊接路径的方法
技术领域：
本发明涉及一种在自动焊接中校正焊炬的焊接路径的方法。
如
图1所示，一台自动焊接两块母材的自动焊接装置包括由与焊接机器人(图中没标出)的手臂1相连接的焊炬支架2支撑的焊炬10，和控制焊接机器人的控制器3。在焊接过程中，焊炬10与焊接机器人的手臂1根据控制器3发出的操作信号一起移动。为了在焊炬10和被焊接的母材20和30之间产生一电弧，在它们之间施加一个高压。焊丝5从绕线盘4供向焊炬10，并适当地从焊炬10的焊接端伸出。从焊炬10的焊接端伸出的焊丝5的顶端被电弧电流熔化，然后凝结在母材20和30的焊接表面21和31上，使母材20和30结合。
在上面的焊接过程中，根据电弧电流值的数据，进行电弧检测，以确认焊炬10是否准确地沿着焊接中心线走，也就是是否沿着两块母材20和30之间的分界线。该数据通过横向摆动焊炬10获得，也就是说，当它沿焊缝进行的同时左右移动焊炬10，并用一电流监视器6根据焊炬10和焊接面21和31之间的距离变化来监测电弧电流。
下面参考附图详细描述电弧检测的原理。如图2和3所示，当互相接触的第一母材20和第二母材30被自动焊接时，为焊接这两种母材20和30，焊炬10按预定的由箭头“A”所示的方向沿着焊接中心线行进，同时如虚线所示左右横向摆动相同的距离。在横向摆动中，焊炬10在从横向摆动中心“C”到相应的第一母材和第二母材上面的最远点之间来回摆动，也就是在第一位置和第二位置之间来回摆动。在焊炬10准确地沿着焊接中心线25行进的情况下，横向摆动的中心“C”位于焊接中心线25的正上方。在这种情况下，在第一位置上时焊炬10的焊接头和第一母材20之间的垂直距离“H1”与在第二位置上时焊炬10的焊接头和第二母材30的垂直距离“H1”相同，在焊炬10处于焊接中心线25上时，垂直距离“H”是焊炬10的焊接头和焊接中心线25之间的最大距离。
图4是一曲线图，显示了当焊炬10从第一位置到第二位置横向摆动时，在焊炬10的焊接头和第一母材20和第二母材30的焊接面21和31之间的垂直距离的变化。这里，水平轴“t”和垂直轴“d”分别代表时间和垂直距离。参考图4，其表示当进行横向摆动焊接时，处在第一位置的焊炬10经过一预定的时间“t1”被移动到第二位置。这里，焊炬10的焊接头和第一母材20的焊接面21之间的垂直距离增加，一直到焊炬10到达横向摆动中心“C”，也就是经过时间“t1/2”。而当焊炬10在通过横向摆动中心“C”后移向第二位置时，焊炬10的焊接头和第二母材30的焊接面31之间的垂直距离减小。
同时，当焊炬10的焊接头和母材20和30的焊接面21和31之间的距离增加时，电弧电流减少。因此，当焊炬10从第一位置移到第二位置时，其电弧电流的变化如图5所示。电流监视器6检测电弧电流的上述变化，并把有关该变化的信息传送到控制器3。控制器3计算从第一位置到横向摆动中心“C”的移动期间的电流的积分和从横向摆动中心“C”移动到第二位置期间的电流的积分，并且比较这两个积分值，当两个积分值相同时，焊炬10的横向摆动中心“C”被确定与焊接中心线25一致，也就是说，焊炬10精确地沿着焊接中心线25行进。
然而，如图6所示，当焊炬10的横向摆动中心“C”不对准焊接中心线25时，在第一位置时焊炬10的焊接头和第一母材20之间的垂直距离H2和在第二位置时焊炬10的焊接头和第二母材30之间的垂直距离H4互不相同。当焊炬10位于横向摆动中心“C”的位置时，焊炬10处在第二母材30的上面，这里，用H3来表示焊炬10的焊接头和第二母材30之间的垂直距离。焊炬10在第一位置和第二位置之间移动期间，焊炬10焊接头和第一母材20和第二母材30的焊接面21和31之间的垂直距离的变化如图7所示。相应地，电弧电流的变化如图8所示。因此，在第一位置和横向摆动中心“C”之间的电流积分与在横向摆动中心“C”和第二位置之间的电流积分互不相同。于是，控制器3确定焊炬10不是准确地沿着焊接中心线25走。当该两积分值之差超过预定值时，从控制器3产生信号，然后机器人手臂1根据信号向着能使该积分值之差达到最小的方向移动，以使横向摆动中心“C”的位置被校准到在焊接中心线25的正上方位置上。
如图9所示，进行焊接时，在焊炬行进的方向“A”与焊接中心线25不一致的情况下，横向摆动中心的位置按照上面的解释被连续校正，也就是说，当焊炬的移动使得它的横向摆动中心按箭头“A”所指的方向并到达位置“A1”时，在该位置上焊炬和焊接中心线25之间的距离大于一预定的值，执行上面所说的横向摆动中心的校正，使得横向摆动中心位于在焊接中心线25上的第一个校正位置“B1”上。此后，焊炬进一步顺着方向“A”行进，再在离焊接中心线25的距离变得大于预定值的位置“A2”和“A3”进行横向摆动中心的校正，从而校正到第二校正位置“B2”和第三校正位置“B3”。在焊接过程中，这种横向摆动中心的校正连续执行，也就是焊接路径的校正连续执行。
然而，按照传统的校正焊接路径的方法，焊炬的横向摆动总是在垂直于焊炬前进方向“A”的方向“W1”上。当焊炬在“W1”方向摆动时，且如图9所示当焊接中心线25相对于焊炬的方向“A”倾斜时，垂直于焊接中心线25摆动的距离减小，也就是在第一位置和第二位置之间的距离减小。从而，在第一位置和横向摆动中心之间移动期间的电流积分、和在横向摆动中心和第二位置之间移动期间的电流积分减小，因而在两个积分值之间的差减小。因此，由于焊炬的焊接路径的校正并不是在应该执行校正的瞬间被执行，降低了焊接过程的准确度。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于校正焊炬的焊接路径的方法，该方法能够在焊炬行进的方向不与焊接中心线一致时准确校正焊炬横向摆动中心。
为实现上述的目的，提供了一种在沿着焊接路径行进的同时校正横向摆动的焊炬的焊接路径的方法，该方法包括以下步骤通过检测随着焊炬的焊接头和焊接表面之间的距离的变化而变化的电弧电流，测定焊炬相对于焊接中心线的横向摆动中心；当焊炬的横向摆动中心没有对准焊接中心线而相差一预定的距离时，把焊炬横向摆动中心校正到焊接中心线上的校正位置上，此时，焊炬的横向摆动方向被校正到垂直于一条连接横向摆动中心的校正位置中的最近两个校正位置的虚设线上。
通过下面结合附图详细描述本发明的一个优选实施例，本发明的上述目的和优点将会更明显，其中图1显示了一种自动焊接装置的结构；图2是说明图1中所示的焊炬和母材的透视图；图3是沿图2中的III-III线的剖视图4是当焊炬从第一位置移动第二位置时，图3中所示的焊炬的焊接头和母材之间的垂直距离与时间的关系曲线；图5是当焊炬从第一位置移到第二位置时电弧电流与时间的关系曲线图；图6是说明焊炬和母材在焊炬的横向摆动中心与焊接中心线不一致的情况下的剖视图；图7是当焊炬从第一位置移到第二位置时，图6中所示的焊炬的焊接头和母材之间的垂直距离与时间的关系曲线；图8是当焊炬从第一位置移到第二位置时电弧电流值与时间的关系曲线图；图9是显示按照传统的校正焊接路径的方法，在自动焊接期间焊炬的横向摆动中心的路径的示意图；图10是显示按照本发明的校正焊接路径的方法，在自动焊接期间焊炬的横向摆动中心的路径的示意图；图11是图10中所示的一部分横向摆动中心的路径的放大图。
按照本发明的焊炬的焊接路径的校正方法包括电弧检测，和如上面结合图1至图8所述的对横向摆动中心的校正。如图9中所解释的传统的方法一样，当进行焊接时，在焊炬行进的方向“A”和焊接中心线25之间构成一个预定的角度的情况下，横向摆动中心的校正按上面描述的被连续执行。也就是，如图10所示，在上面的情况下，当焊炬到达位置“A1”时，在此位置上，焊炬的横向摆动中心和焊接中心线25之间的距离大于一预定值，执行横向摆动中心的校正，使得横向摆动中心位于在焊接中心线25上的第一个校正位置“B1”上。此后，随着焊炬在顺着方向“A”行进的同进继续进行横向摆动，摆动中心和焊接中心线25之间的距离增大并再次变得大于预定值。也就是说，当焊炬到达位置“A2”和“A3”时，焊接位置再次被校正到第二校正位置“B2”和第三校正位置“B3”上。从而，只要进行焊接，焊接路径的校正便连续执行。
按照本发明，焊炬的横向摆动方向可以根据按上面所述校正的横向摆动动中心的最近两个校正位置的有关数据来校正。例如，当横向摆动中心被校正到第二校正位置“B2”时，由控制器3在两个校正位置“B1”和“B2”之间画一条虚设线，在图10中该虚设线与焊接中心线25一致，并测定焊炬的横向摆动方向是否垂直于该虚设线，如果焊炬的横向摆动方向不垂直于该虚设线，控制器3产生一个信号使机器人的手臂1转动，使得焊炬的横向摆动方向垂直于该虚设线。例如，当焊炬按图11中虚线“W1”所示的方向垂直于焊炬行进的方向“A”进行横向摆动时，焊炬被旋转一个角度θ，该角度由焊炬行进的方向“A”和焊接中心线25构成。角度θ可以从下面的方程得到θ＝sin-1(d/D)在上面的方程中，“D”代表刚校正到第二校正位置“B2”之前焊炬行进的距离，“d”代表刚校正到第二校正位置“B2”之前焊炬的横向摆动中心和焊接中心线25之间的距离。
这样，焊炬以垂直于连接第二校正位置“B2”和第一校正位置“B1”的虚设线的方向“W”横向摆动，再沿方向“A”移动。横向摆动中心被校正到第三校正位置“B3”后，再次按照上面所描述方法测定焊炬的横向摆动方向是否垂直于连接最近两个校正位置的虚设线，即一条连接第三校正位置“B3”和第二校正位置“B2”的虚设线。然而，如图10所示，由于连接第一校正位置“B1”和第二校正位置“B2”的虚设线和连接第二校正位置“B2”和第三校正位置“B3”的虚设线与焊接中心线25相一致，横向摆动方向“W”必然垂直于连接第二校正位置“B2”和第三校正位置“B3”的虚设线。这样，不会从控制器3产生使机器人的手臂1旋转的信号，焊炬按方向“A”行进而不改变横向摆动的方向。焊接期间，在每个校正位置检测横向摆动的方向是否需要校正，如果需要就作出校正。
因此，当焊炬以垂直于连接最近两个校正位置的虚设线的方向横向摆动时，参考图9所描述的在传统方法中的问题就能被解决。就是说，在传统的方法中，焊炬的横向摆动方向“W1”(见图11)总是垂直于焊炬行进的方向“A”，而垂直于焊接中心线25的摆动距离“L1”被缩短，以至用来计算横向摆动中心和焊接中心线25之间的距离的电流积分之差被减小。然而，按照本发明的方法，由于横向摆动方向“W”被校正到垂直于焊接中心线25，垂直于焊接中心线25的摆动距离“L”没有减少，以至电流积分之差不减少。因此，由于在正确的时间准确地作出横向摆动中心的校正，改进了焊接精度。
如上面所描述，在包含了校正焊炬的横向摆动方向这一步骤的本发明中，当焊接中心线相对于焊炬行进的方向倾斜一个预定的角度时，在对焊炬的焊接路径进行校正的过程中，能够在需要校正的地方较准确地校正焊炬的横向摆动中心的位置。
权利要求
1.一种用于在沿着焊接路径行进的同时校正横向摆动的焊炬的焊接路径的方法，所述方法包括以下步骤通过检测随着焊炬焊接头和焊接表面之间的距离变化而变化的电弧电流，测定焊炬相对于焊接中心线的横向摆动中心；当焊炬的横向摆动中心没有对准焊接中心线而相差一预定的距离时，把焊炬的横向摆动中心校正到焊接中心线上的一个校正位置上，其特征在于，焊炬的横向摆动方向被校正到垂直于一条连接所述横向摆动中心的校正位置之中最近的两个校正位置的虚设线上。
全文摘要
一种校正焊炬的焊接路径的方法,包括:通过检测随着焊炬的焊接头和焊接表面之间的距离变化而变化的电弧电流,测定焊炬相对于焊接中心线的横向摆动中心;当焊炬的横向摆动中心没有对准焊接中心线而相差一预定的距离时,把焊炬的横向摆动中心校正到焊接中心线上的校正位置上,此时,焊炬的横向摆动方向被校正到垂直于一条连接横向摆动中心的校正位置中最近的两个校正位置的虚设线上。
文档编号B23K9/127GK1183331SQ9712222
公开日1998年6月3日 申请日期1997年11月10日 优先权日1996年11月13日
发明者文承彬 申请人:三星电子株式会社