[发明专利]控制焊接机器人的方法和装置

说明书

本发明涉及一种控制焊接机器人的方法和装置，该机器人有一个支承被焊接工件的托架和至少一个能与焊件作相对运动的焊炬。更确切地说，本发明涉及到在一条焊道上采用若干不同的焊接条件时能实时地改变这种焊接条件的控制焊接机器人的方法和装置。

焊接机器人，特别是电弧焊机器人，将焊炬移向固定在焊接夹具上的被焊接的工件(以下简称为“焊件”)，当焊件移动和(或)焊炬移动时对焊件进行焊接加工。

一个控制部分使得焊接操作在预定的焊接条件下进行。

该控制部分根据输入的参数来确定用于焊接部分的焊接条件，这些参数例如是：焊件的类型，焊接部分的几何数据，焊缝的熔深，焊接的起始点和焊接的终止点等。焊接条件包括焊接电流，焊接电压，焊炬与焊件之间的距离，焊条送进速度，焊炬与焊件的相对速度等。

传统的焊接机器人中，在焊接一条焊道时采用预先确定好的焊接条件而没有任何变化。通常，在一条直线焊道中，焊接环境如焊接部位的几何形状，焊缝熔深以及焊件的温度等在焊道的全长上是不变的。因此，对于这种直线焊道在焊接过程中改变焊接条件就没有必要。

但是，象焊接电流，焊接电压和焊接速度等焊接条件必须改变的情况有时不可避免地要发生。例如，当沿着一条圆形路径焊接一个随焊接夹具旋转的焊件时，由于热传导的原因焊件的温度会逐渐升高。在这种情况下，如果焊接作业仍按初始的焊接条件(即在焊件温度较低时确定的焊接条件)继续进行，焊件可能会过度熔化而导致焊接缺陷。另外，即使是在直线焊道的情况下，如果焊接部位的几何形状或任何其他因素发生改变时焊缝的熔深也应当作相应的修改。

图8是一示意图，用来图解说明在传统的焊接机器人加工过程中焊接条件发生改变的情况。焊炬51沿着焊道53从焊接始点P0移向焊接终点P2进行焊接作业。焊道53由应在第一种焊接条件下进行焊接作业的第一焊段53a和应在第二种焊接条件下进行作业的第二焊段53b组成。在传统的焊接机器人加工过程中，第一焊段53a在与其对应的初始焊接条件下进行焊接，当焊炬51移动到第一焊段53a与第二焊段53b之间的焊接条件改变点P1时，为了暂时停止焊接操作而断开电源。随后将焊接条件改变到与第二焊段53b相对应的第二种焊接条件，再继续焊接加工以便完成第二焊段53b的焊接。

由于暂停焊接加工和重新设定焊接条件要消耗许多时间，从而使得焊接效率降低。另外，在焊接条件变更点P1，即第一焊段53a与第二焊段53b之间的交界处，会出现焊接的不连续性，从而有可能引起焊缝的突然变化。为了消除这种不连续性，操作者必须进行一些事后处理工作如采用打磨或其他类似的措施，但这是一项非常麻烦费事的事情。

本发明打算解决传统焊接技术中存在的上述问题。因此，本发明的目的就是要提供一种控制焊接机器人的方法和装置，使得在一条焊道的焊接过程中，焊接作业无须作任何停顿就能实时地改变如焊接电压，焊接电流，焊接速度等焊接条件，从而使焊接效率和焊接质量得到提高。

为了达到上述目的，本发明提供了一种控制焊接机器人的方法，该机器人有一个支承被焊接工件的托架和至少一个能够与焊件作相对运动的焊炬，该方法包含的步骤有：当焊件和焊炬沿着一条预定的焊道彼此作相对运动时，在预先确定的初始焊接条件下对焊件进行焊接；在焊道上确定一个焊接条件改变点，在该改变点处至少有一个焊接条件应当改变，并确定焊接条件的改变数值；当焊接作业和焊件的相对运动继续时，用改变点的改变数值去改变焊接条件。

这里，焊接条件至少包括从一组包括焊接电压，焊接电流以及相对运动速度的参数群中选取的一个。

优选，按照本发明的控制焊接机器人的方法还包括测定焊件上的一个被焊接部分的温度的步骤。当温度高于某预定数值时，应将焊接电压和焊接电流中的至少一个降低一预定的数量。而且，随着温度的增加，相对运动速度也增加。

按照本发明的控制焊接机器人的方法特别适合于对那些支承在工件托架上可绕托架中心轴线旋转并具有圆柱形状焊件的焊接加工。在这种情况下，焊道是一条环绕中心轴线的圆周线。优选，在该焊件的至少一个旋转区段上，该焊件的旋转速度随着焊件的旋转角度呈线性地增加或减少。此外，在预定的初始旋转区段内和在预定的最终旋转区段内，焊件的旋转速度保持不变。

另外，本发明还提供了一种专门适合于实施上述方法的控制焊接机器人的装置。

本发明的上述目的和其他优点将会通过参照附图对本发明的优选实施例作详细说明而变得更加明显，其中：

图1是一种焊接机器人系统的示意图；

图2是按照本发明的焊接机器人的方框图；