点焊系统的制作方法

本发明涉及通过机器人进行点焊接的系统。

背景技术：

以往，例如在汽车工厂的车体组装工序等各种场所，运用进行点焊接的机器人系统。这样的机器人系统在机器人到达焊接位置时，对焊枪进行加压指令，在加压力的反馈到达预先指定的加压力时，对焊接机进行焊接指令。焊接机在接收到焊接指令时开始进行焊接，并在经过了设定为焊接条件的焊接时间时停止焊接，并向机器人通知焊接完成。机器人在焊接过程中保持加压力，但在接收到焊接完成通知时释放焊枪，并移动至下个焊接位置。

在该一连串的动作中，例如，在被指令了加压起至加压完成为止花费加压所需时间，该时间成为焊接机的待机时间，对焊接的周期时间产生影响。因此，例如提出了考虑焊枪的加压所需时间来控制加压指令的定时的方法(例如，参照对比文件1和2)。

专利文献1：日本特开平06-023561号公报

专利文献2：日本特开平11-320116号公报

技术实现要素：

然而，对周期时间产生影响的要素并不限定于机器人的动作时间。机器人以及焊接机等的系统构成要素通过通信线路来连接，因此可能发生各种指令信号的通信延迟。在从机器人向焊接机的焊接指令，或从焊接机向机器人的焊接完成通知中发生延迟时，与焊接时间相比，加压时间变长，周期时间也变长。

本发明的目的在于，提供一种能够缩短点焊接的周期时间的点焊系统。

(1)本发明的点焊系统(例如，后述的“点焊系统1”)是具有点焊机器人(例如，后述的“点焊机器人10”)、机器人控制装置(例如，后述的“机器人控制装置20”)以及焊接机(例如，后述的“焊接机30”)的点焊系统，所述点焊机器人具备：加压控制部(例如，后述的“加压控制部12”)，其从所述机器人控制装置接收加压指令信号时，对焊枪(例如，后述的“焊枪11”)进行加压，接收加压释放信号时，释放所述焊枪；以及加压完成信号发送部(例如，后述的“加压完成信号发送部13”)，其在加压力达到预定值时，对所述机器人控制装置发送加压完成信号，所述机器人控制装置具备：加压指令信号发送部(例如，后述的“加压指令信号发送部21”)，其向所述点焊机器人发送加压指令信号；焊接指令信号发送部(例如，后述的“焊接指令信号发送部22”)，其从所述点焊机器人接收加压完成信号时，对所述焊接机发送进行预定的焊接时间的焊接的焊接指令信号；加压释放信号发送部(例如，后述的“加压释放信号发送部23”)，其从所述焊接机接收焊接完成信号时，对所述点焊机器人发送加压释放信号；以及通信延迟计算部(例如，后述的“通信延迟计算部24”)，其计算从发送焊接指令信号时刻起至接收焊接完成信号时刻为止的时间差中减去所述焊接时间而得的时间的一半时间，作为所述机器人控制装置和所述焊接机之间的通信延迟时间，所述焊接机具备：焊接执行部(例如，后述的“焊接执行部31”)，其从所述机器人控制装置接收焊接指令信号时，输出焊接电流来开始进行焊接；以及焊接完成信号发送部(例如，后述的“焊接完成信号发送部32”)，其在所述焊接时间的焊接结束时，对所述机器人控制装置发送焊接完成信号，在已算出所述通信延迟时间的情况下，在发送加压指令信号后，所述焊接指令信号发送部在经过了从该加压指令信号所对应的加压力上升时间中减去所述通信延迟时间而得的时间后的时间点发送焊接指令信号，在焊接开始后，所述焊接完成信号发送部在经过了从所述焊接时间中减去所述通信延迟时间而得的时间后的时间点发送焊接完成信号。

(2)本发明的点焊系统(例如，后述的“点焊系统1”)是具有点焊机器人(例如，后述的“点焊机器人10”)、机器人控制装置(例如，后述的“机器人控制装置20”)以及焊接机(例如，后述的“焊接机30”)的点焊系统，所述点焊机器人具备：加压控制部(例如，后述的“加压控制部12”)，其从所述机器人控制装置接收加压指令信号时，对焊枪(例如，后述的“焊枪11”)进行加压，接收加压释放信号时，释放所述焊枪；以及加压力反馈部(例如，后述的“加压力反馈部14”)，其测定加压力，并通知给所述机器人控制装置，所述机器人控制装置具备：加压指令信号发送部(例如，后述的“加压指令信号发送部21”)，其向所述点焊机器人发送加压指令信号；焊接指令信号发送部(例如，后述的“焊接指令信号发送部22”)，其在由所述点焊机器人通知的加压力达到预定值时，对所述焊接机发送进行预定的焊接时间的焊接的焊接指令信号；加压释放信号发送部(例如，后述的“加压释放信号发送部23”)，其从所述焊接机接收焊接完成信号时，对所述点焊机器人发送加压释放信号；通信延迟计算部(通信延迟计算部24)，其计算从发送焊接指令信号时刻起至接收焊接完成信号时刻为止的时间差中减去所述焊接时间而得的时间的一半时间，作为所述机器人控制装置和所述焊接机之间的通信延迟时间，所述焊接机具备：焊接执行部(例如，后述的“焊接执行部31”)，其从所述机器人控制装置接收焊接指令信号时，输出焊接电流来开始进行焊接；以及焊接完成信号发送部(例如，后述的“焊接完成信号发送部32”)，其在所述焊接时间的焊接结束时，对所述机器人控制装置发送焊接完成信号，在已算出所述通信延迟时间的情况下，在发送加压指令信号后，所述焊接指令信号发送部在经过了从该加压指令信号所对应的加压力上升时间中减去所述通信延迟时间而得的时间后的时间点发送焊接指令信号，在焊接开始后，所述焊接完成信号发送部在经过了从所述焊接时间中减去所述通信延迟时间而得的时间后的时间点发送焊接完成信号。

(3)在(1)或(2)记载的点焊系统中，所述焊接指令信号发送部可以使焊接指令信号的发送定时进一步提前所述点焊机器人和所述机器人控制装置之间的通信中的已知的延迟时间。

(4)在(1)至(3)任一项记载的点焊系统中，所述焊接完成信号发送部可以使焊接完成信号的发送定时进一步提前所述焊枪释放动作中的已知的延迟时间。

(5)在(1)至(4)任一项记载的点焊系统中，所述机器人控制装置与其他点焊系统可以共享由所述通信延迟计算部计算出的通信延迟时间。

根据本发明，能够缩短点焊接的周期时间。

附图说明

图1是表示第一实施方式的点焊系统的结构的图。

图2是表示第一实施方式的点焊系统所具有的各装置的功能结构的图。

图3是表示第一实施方式的点焊工序中的加压时间、焊接时间以及通信延迟时间的图。

图4是表示缩短第一实施方式的周期时间的方法的图。

图5是表示第一实施方式的机器人控制装置中的通信延迟时间的计算方法的流程图。

图6是表示第一实施方式的焊接指令信号的发送预定时间的计算方法的图。

图7是表示第一实施方式的焊接完成信号的发送预定时间的计算方法的图。

图8是表示第二实施方式的点焊系统的结构的图。

图9是表示第二实施方式的点焊系统所具有的各装置的功能结构的图。

图10是表示第三实施方式的点焊工序中的加压时间、焊接时间以及各种延迟时间的关系的图。

图11是表示缩短第三实施方式的周期时间的方法的图。

图12是表示第四实施方式的焊接开始之前的信号的收发定时的图。

图13是表示缩短了第四实施方式的周期时间时的、焊接开始之前的信号的收发定时的图。

符号说明

1点焊系统

10点焊机器人

11焊枪

12加压控制部

13加压完成信号发送部

14加压力反馈部

20机器人控制装置

21加压指令信号发送部

22焊接指令信号发送部

23加压释放信号发送部

24通信延迟计算部

30焊接机

31焊接执行部

32焊接完成信号发送部。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的点焊系统1的结构的图。

点焊系统1具备点焊机器人10、机器人控制装置20以及焊接机30。

点焊机器人10是常用作部件的接合单元的实施点焊接的机器人。针对按照机器人控制装置20的控制而定位出的接合位置(打点)，点焊机器人10通过焊枪11进行加压，并通过由焊接机30供给的焊接电流来实施点焊接。

机器人控制装置20是根据预定的软件以及来自操作面板的用户的输入，来控制点焊机器人10以及焊接机30的信息处理装置。在机器人控制装置20、点焊机器人10以及焊接机30之间，经由专用的通信线路收发各种指令以及通知等信号。

焊接机30根据来自机器人控制装置20的控制信号以及来自操作面板的用户的输入，控制针对点焊机器人10的焊枪11的焊接电流的输出以及停止。

在本实施方式中，从机器人控制装置20向点焊机器人10发送加压指令信号，从点焊机器人10向机器人控制装置20发送加压完成信号。此外，从机器人控制装置20向焊接机30发送焊接指令信号，从焊接机30向机器人控制装置20发送焊接完成信号。

图2是表示本实施方式的点焊系统1所具有的各装置的功能结构的图。

点焊机器人10具备焊枪11、加压控制部12以及加压完成信号发送部13。

机器人控制装置20具备加压指令信号发送部21、焊接指令信号发送部22、加压释放信号发送部23以及通信延迟计算部24。

焊接机30具备焊接执行部31和焊接完成信号发送部32。

加压控制部12从机器人控制装置20接收加压指令信号时，对焊枪11进行加压，接收加压释放信号时，释放焊枪11。

当焊枪11的加压力达到预定值时，加压完成信号发送部13对机器人控制装置20发送加压完成信号。

加压指令信号发送部21对到达打点的点焊机器人10发送加压指令信号。

焊接指令信号发送部22从点焊机器人10接收加压完成信号时，对焊接机30发送用于进行预定的焊接时间的焊接的焊接指令信号。

加压释放信号发送部23从焊接机30接收焊接完成信号时，对点焊机器人10发送加压释放信号。

通信延迟计算部24计算针对向焊接机30发送了焊接指令信号的时刻起至接收到焊接完成信号的时刻为止的经过时间减去了预定的焊接时间而得的时间的一半时间，作为机器人控制装置20与焊接机30之间的通信延迟时间。

焊接执行部31从机器人控制装置20接收焊接指令信号时，对点焊机器人10的焊枪11输出焊接电流，开始进行焊接。

当预定的焊接时间的焊接结束时，焊接完成信号发送部32对机器人控制装置20发送焊接完成信号。

在此，在通过通信延迟计算部24计算出通信延迟时间的情况下，在发送加压指令信号后，焊接指令信号发送部22在经过了从与该加压指令信号对应的加压力上升时间中减去通信延迟时间而得的时间的时间点发送焊接指令信号。

此外，在被机器人控制装置20通知了通信延迟时间的时间点、或者由用户进行了输入的情况下，在焊接开始后，焊接机30的焊接完成信号发送部32在经过了从焊接时间中减去通信延迟时间而得的时间的时间点发送焊接完成信号。

图3是表示本实施方式的点焊工序中的加压时间、焊接时间以及通信延迟时间的图。

加压力上升，在从机器人控制装置20发送出焊接指令信号后到焊接机30接收到该信号之前，产生通信延迟时间。

焊接机30响应于接收到焊接指令信号而输出焊接电流，并在经过焊接时间后将焊接完成信号发送给机器人控制装置20。在通过机器人控制装置20接收该焊接完成信号之前，进一步产生通信延迟时间。

由于产生了这些通信延迟，保持预定加压力的加压时间与焊接时间相比，变为“通信延迟时间”的2倍的时间。图中的阴影部分为多余的待机时间，点焊接的周期时间变长。

图4是表示缩短本实施方式的周期时间的方法的图。

在本实施方式的方法中，在机器人控制装置20计算出通信延迟时间后，使用计算出的通信延迟时间，调整焊接指令信号以及焊接完成信号的发送定时。

具体地，焊接指令信号发送部22使焊接指令信号的发送定时比通常定时提前通信延迟时间量。由此，即使在有通信延迟的情况下，也可以从焊接指令后无延迟地开始进行焊接。

此外，焊接完成信号发送部32使焊接完成信号的发送定时比通常定时提前通信延迟时间量。由此，即使在有通信延迟的情况下，也可以从焊接完成后无延迟地释放焊枪11的加压力。

其结果为，加压时间等同于焊接时间，周期时间被缩短。

图5是表示本实施方式的机器人控制装置20中的通信延迟时间的计算方法的流程图。

在步骤s1中，机器人控制装置20对焊接机30通知并设定焊接时间。另外，用户也可以经由操作面板直接对焊接机30输入该设定值。

在步骤s2中，加压指令信号发送部21对点焊机器人10发送加压指令信号，并开始进行加压。

在步骤s3中，焊接指令信号发送部22判定是否从点焊机器人10接收到加压完成信号，即判定加压力是否到达了指定值。该判定为“是”的情况下，处理转移至步骤s4，判定为“否”的情况下，继续进行步骤s3，机器人控制装置20进行待机直到加压完成。

在步骤s4中，焊接指令信号发送部22对焊接机30发送焊接指令信号，并开始进行焊接。

在步骤s5中，焊接指令信号发送部22记录发送了焊接指令信号的时刻。

在步骤s6中，加压释放信号发送部23判定是否从焊接机30接收到焊接完成信号，即判定从焊接开始起是否经过了焊接时间。该判定为“是”的情况下，处理转移至步骤s7，判定为“否”的情况下，继续进行步骤s6，机器人控制装置20进行待机直到焊接完成。

在步骤s7中，加压释放信号发送部23记录接收到焊接完成信号的时刻。

在步骤s8中，加压释放信号发送部23对点焊机器人10发送加压释放信号，并释放焊枪11。

在步骤s9中，通信延迟计算部24根据发送出焊接指令信号的时刻以及接收到焊接完成信号的时刻，计算出“通信延迟时间＝((接收到焊接完成信号的时刻－发送出焊接指令信号的时刻)－焊接时间)/2”。

在步骤s10中，机器人控制装置20对焊接机30通知并设定计算出的通信延迟时间。另外，用户也可以经由操作面板直接对焊接机30输入该设定值。

也可以和具有与点焊系统1同样的结构的其他系统共享计算出的通信延迟时间。

例如，在汽车的车体组装工序中，以超过3000的打点来进行点焊接，大量的机器人分别负责针对数十个位置的打点的点焊接。通过共通地计算出在这些多个机器人系统中同样地产生的通信延迟时间，可省略单独计算的处理。

接着，说明考虑了通信延迟时间的焊接指令信号以及焊接完成信号的发送定时的决定方法。

焊接指令信号发送部22计算从加压开始至发送焊接指令信号为止的发送预定时间。

焊接完成信号发送部32计算从焊接开始至发送焊接完成信号为止的发送预定时间。

图6是表示本实施方式的焊接指令信号的发送预定时间的计算方法的图。

通过“加压力上升时间－通信延迟时间”来计算焊接指令信号的发送预定时间。

在此，加压力上升时间是根据由加工程序指定的加压力的大小而决定的，因此焊接指令信号发送部22使用对每个打点指定的加压力所对应的值，减去通信延迟时间来计算发送预定时间。

图7是表示本实施方式的焊接完成信号的发送预定时间的计算方法的图。

通过“焊接时间－通信延迟时间”来计算焊接完成信号的发送预定时间。

点焊接的焊接时间需要400msec左右，加压力的上升例如花费100msec。与此相对，将通信延迟时间假定为20msec，因此将焊接指令信号的通信延迟以及焊接完成信号的通信延迟合起来，针对每个打点合计缩短40msec左右的时间。

根据本实施方式，在判定出加压完成后，机器人控制装置20测定从焊接指令信号的发送时刻起至焊接完成信号的接收时刻为止的时间，并从该测定出的时间中减去预定的焊接时间，来计算机器人控制装置20和焊接机30之间的通信延迟时间。点焊系统1使用计算出的通信延迟时间，使之后的焊接指令信号以及焊接完成信号的发送定时提前，从而能够缩短点焊接的周期时间。

此外，点焊系统1和具有相同结构的其他系统共享计算出的通信延迟时间，由此削减各个系统独立计算延迟时间的处理负担，提高效率。

[第二实施方式]

以下，对本发明的第二实施方式进行说明。

另外，对于与第一实施方式相同的结构，赋予相同的符号，省略或简化说明。

图8是表示本实施方式的点焊系统1的结构的图。

作为机器人控制装置20用于判断加压完成的信息，在第一实施方式中，点焊机器人10将加压完成信号发送给机器人控制装置20。在第二实施方式中，点焊机器人10将加压力的反馈信号发送给机器人控制装置20。

图9是表示本实施方式的点焊系统1所具有的各装置的功能结构的图。

在第二实施方式中，第一实施方式中的点焊机器人10的加压完成信号发送部13被置换成加压力反馈部14。此外，在第二实施方式中，与第一实施方式的不同点在于，机器人控制装置20的焊接指令信号发送部22的功能。

加压力反馈部14测定焊枪11中的加压力，并发送给机器人控制装置20。

在从点焊机器人10通知的加压力达到预定值时，焊接指令信号发送部22对焊接机30发送用于进行预定的焊接时间的焊接的焊接指令信号。

根据本实施方式，机器人控制装置20通过从点焊机器人10接收到加压力反馈来判定加压完成，并使焊接机30开始进行焊接。与第一实施方式同样地，本实施方式的点焊系统1测定从焊接指令信号的发送时刻起至焊接完成信号的接收时刻为止的时间，并从该测定出的时间中减去预定的焊接时间，来计算机器人控制装置20和焊接机30之间的通信延迟时间。

因此，在本实施方式中，能够期待实现与第一实施方式同样的效果。

另外，为了通过上述方法来计算焊接指令信号的发送时刻，机器人控制装置20可以与所指定的加压力对应地预先决定加压力的上升时间，但也可以通过观测加压力反馈值，根据加压力上升的曲线来求出达到指定的加压力的时刻。

[第三实施方式]

以下，对本发明的第三实施方式进行说明。

在本实施方式中，除了机器人控制装置20和焊接机30之间的通信线路发生延迟时间外，机器人控制装置20和点焊机器人10之间的通信线路也发生延迟时间，并且还对发生了用于释放焊枪11的加压的延迟时间的情况进行处理。

本实施方式的功能结构与第一实施方式(图2)相同，但与第一实施方式的不同点在于，机器人控制装置20的焊接指令信号发送部22以及焊接机30的焊接完成信号发送部32的功能。

焊接指令信号发送部22使焊接指令信号的发送定时进一步提前点焊机器人10与机器人控制装置20之间的通信中已知的通信延迟时间量。

焊接完成信号发送部32使焊接完成信号的发送定时进一步提前焊枪11的释放动作中已知的延迟时间量。

图10是表示本实施方式的点焊工序中的加压时间、焊接时间以及各种延迟时间的关系的图。

与第一实施方式的时序图(图3)相比，还产生收发加压完成信号时的已知的通信延迟时间以及开始释放焊枪11的加压力之前的释放延迟时间。其结果为，由于焊接的开始进一步延迟，焊接完成后保持加压力的时间也进一步延迟，因此加压时间变长。

另外，释放延迟时间是包含加压释放信号的通信延迟和焊枪11的动作本身的延迟的时间。

图11是表示缩短本实施方式的周期时间的方法的图。

在本实施方式的方法中，在机器人控制装置20计算出通信延迟时间后，使用计算出的通信延迟时间、已知的通信延迟时间以及释放延迟时间，调整焊接指令信号以及焊接完成信号的发送定时。

具体地，焊接指令信号发送部22使焊接指令信号的发送定时比通常定时提前计算出的通信延迟时间量以及已知的通信延迟时间量。由此，可以从加压力上升后无延迟地开始进行焊接。

此外，焊接完成信号发送部32使焊接完成信号的发送定时比通常定时提前计算出的通信延迟时间量以及已知的释放延迟时间量。由此，可以在焊接完成后无延迟地释放焊枪11的加压力。

其结果为，加压时间等同于焊接时间，周期时间被缩短。

在此，例如通过比较从设置于点焊机器人10的加压力测定器向示波器输出的加压力(图10的符号a)与从机器人控制装置20向示波器输出的加压完成信号(图10的符号b)，来计算已知的通信延迟时间。

此外，例如通过比较从设置于点焊机器人10的加压力测定器向示波器输出的加压力(图10的符号a)与从机器人控制装置20向示波器输出的焊接完成信号或加压释放信号(图10的符号c)，来计算已知的释放延迟时间。

根据本实施方式，在点焊机器人10与机器人控制装置20之间观测到已知的通信延迟时间的情况下，点焊系统1使焊接指令信号的发送进一步提前该延迟时间量，由此能够缩短周期时间。

此外，在开始释放焊枪11的加压力前观测到已知的延迟时间的情况下，点焊系统1使焊接完成信号的发送进一步提前该延迟时间量，由此能够缩短周期时间。

[第四实施方式]

以下，对本发明的第四实施方式进行说明。

在本实施方式中，与第三实施方式同样地，除了机器人控制装置20和焊接机30之间的通信线路发生延迟时间外，机器人控制装置20和点焊机器人10之间的通信线路也发生通信延迟，并且还对发生了用于释放焊枪11的加压的延迟时间的情况进行处理。

本实施方式的功能结构与第二实施方式(图9)相同，但与第二实施方式的不同点在于，机器人控制装置20的焊接指令信号发送部22以及焊接机30的焊接完成信号发送部32的功能。

与第三实施方式同样地，焊接指令信号发送部22使焊接指令信号的发送定时进一步提前点焊机器人10与机器人控制装置20之间的通信中已知的通信延迟时间量。

与第三实施方式同样地，焊接完成信号发送部32使焊接完成信号的发送定时进一步提前焊枪11的释放动作中已知的延迟时间量。

图12是表示本实施方式的焊接开始之前的信号的收发定时的图。

机器人控制装置20接收加压力的反馈来代替第三实施方式的时序图(图10)所示的加压完成信号。

与实际的加压力相比，在该接收的反馈值中产生已知的通信延迟时间的延迟。在该接收的反馈值上升后，发送焊接指令信号，并在产生通信延迟后，开始进行焊接。

图13是表示缩短了本实施方式的周期时间时的、焊接开始之前的信号的收发定时的图。

本实施方式的方法与第三实施方式相同，在机器人控制装置20计算出通信延迟时间后，使用计算出的通信延迟时间和已知的通信延迟时间，来调整焊接指令信号的发送定时。

具体地，焊接指令信号发送部22使焊接指令信号的发送定时比通常定时提前计算出的通信延迟时间量以及已知的通信延迟时间量。由此，可以从加压力上升后无延迟地开始进行焊接。

此外，与第三实施方式同样地，焊接完成信号发送部32使焊接完成信号的发送定时比通常定时提前计算出的通信延迟时间量以及已知的释放延迟时间量。由此，焊接完成后可以无延迟地释放焊枪11的加压力。

其结果为，加压时间等同于焊接时间，周期时间被缩短。

在此，例如通过比较从设置于点焊机器人10的加压力测定器向示波器输出的加压力(图12的符号a)与从机器人控制装置20向示波器输出的压力反馈信号(图12的符号d)，来计算已知的通信延迟时间。

此外，与第三实施方式同样地，例如通过比较从设置于点焊机器人10的加压力测定器向示波器输出的加压力(图10的符号a)与从机器人控制装置20向示波器输出的焊接完成信号或加压释放信号(图10的符号c)，来计算已知的释放延迟时间。

根据本实施方式，与第二实施方式同样地，机器人控制装置20通过从点焊机器人10接收到加压力反馈来判定加压完成，并使焊接机30开始进行焊接。点焊系统1使焊接指令信号的发送提前计算出的通信延迟时间以及观测的已知的通信延迟时间量，还使焊接完成信号的发送提前计算出的通信延迟时间以及观测到的已知的释放延迟时间量，由此能够缩短周期时间，并能够期待实现与第三实施方式同样的效果。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。此外，本实施方式所记载的效果仅列举了由本发明产生的最佳的效果，本发明的效果并不限定于本实施方式所记载的效果。

通过软件来实现基于点焊系统1的点焊接的控制方法。在通过软件实现的情况下，将构成该软件的程序安装在计算机上。此外，这些程序既可以记录在可移动媒体中来向用户发布，也可以经由网络下载至用户的计算机来进行发布。