專利名稱：鋼板對焊系統(tǒng)和鋼板對焊方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼板的對焊系統(tǒng)和鋼板的對焊方法，并且更具體地講， 本發(fā)明涉及用于對焊沖切鋼板的鋼板對焊系統(tǒng)和鋼板對焊方法。
背景技術：
通常，在汽車外側(cè)板組件等等中，采用了裁接的沖切件，其由板 厚與機械特性互不相同的鋼板接合而成，以減小車身的重量并提高碰 撞安全性能。例如，當沖切鋼板(下稱"沖切件")M接在一起并且 這些沖切件的對接部分(以下簡稱"對接部分")被激光照射來對焊沖 切件以獲得裁接的沖切件時，如果對接部分的間隙大于容許值(容許 間隙的大小)，可能會產(chǎn)生焊接缺陷，比如針孔。因此，對接部分的間 隙的管理在沖切件的對焊中極為重要。基于該原因，作為使對接部分 的間隙等于或小于容許值的手段，可增加各沖切件的各對接部分的直 線精度。然而，當各沖切件的各對接部分是通過沖切形成時，需將沖 模(沖切刀片)的精度保持得很高，因此需要操作人員具有高的技能 并且還需要對沖模進行嚴格管理。
盡管各沖切件的各對接部分的直線精度也可通過采用激光的切割
工藝得到增加，但增加了設備和制造成本。為了Mit這種情況，專利 文獻1公開了一種對##^裝置，其對準各沖切件的各對接部分，并 通過對對接部分施加對接載荷使沖切件對接在一起然后解除所述對接 載荷來增加對接部分的精度。然而，在根據(jù)專利文獻1的對^^裝 置中，當任何沖切件的對接部分上出現(xiàn)比較大的凸起、凹陷和毛口時， 在解除對接載荷時會在對接部分中產(chǎn)生間隙，從而可能在對接部分上 產(chǎn)生焊接缺陷如針孔。此外，在這種對接接合裝置中，需根據(jù)各沖切 件的形狀專門制作用于固定沖切件的夾緊裝置，因此在通用性方面就 存在問題。為了規(guī)避這種情況，可沿對接部分布置多個由氣缸驅(qū)動的夾緊件，但這樣一來需JM艮多氣釭，從而增加了制造成本。
另一方面，在某些常規(guī)的激光焊接裝置中，為確保焊接質(zhì)量，可 利用功率測量計定期測量功率激光的激光輸出(焊接中實際4吏用的激
光)來校正振蕩器的激光輸出。然而，由于測量要耗費一定時間(10 至60秒)，考慮到生產(chǎn)率的問題，不可能針對每件產(chǎn)品都測量激光輸 出，因此在發(fā)現(xiàn)激光輸出存在問題時有可能已經(jīng)制造了大量的具有焊 接缺陷的產(chǎn)品。此外，某些常規(guī)激光焊接裝置包括針孔檢測裝置，所 述針孑L檢測裝置基于由視覺感受器如CCD相機拍到的圖像數(shù)據(jù)來判 定焊縫中是否存在針孔。然而，由于圖像處理要耗費一定時間，針孔 檢測和焊接不能同時進行，并且現(xiàn)有的情況是在焊接后的檢查過程中 專門進行針孔檢測。由于該原因，檢查過程中需要大量的工藝，并且 因此需要一種能在焊接的同時檢測針孔的系統(tǒng)。
專利文獻1:日本專利申請公報JP-A-2003-275883號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明正是鑒于上述情況作出的，并且第一 目的是提供一種鋼板 對焊系統(tǒng)，通過這種系統(tǒng)能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量。
另外，第二目的是提供一種鋼板對焊方法，通過該方法能確保產(chǎn) 品質(zhì)量。
解決所述問題的手段
為了實現(xiàn)上述第一目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種鋼 板對焊系統(tǒng)，在所述鋼板對焊系統(tǒng)中，鋼板在用于接合的對接部分處 被焊接，所述鋼板對焊系統(tǒng)包括夾持裝置，用于靠近所述鋼板的對 接部分夾持要被接合在一起的鋼板；對接裝置，用于將被所述夾持裝 置夾持的鋼板在所述對接部分處對接，并且用于向?qū)恿说匿摪宓膶?接部分施加預定的對接載荷；匹配裝置，用于使被所述對接裝置對接 的鋼板相對移動以使所述鋼板的對接部分滑動匹配；以及焊接裝置， 用于沿焊接線焊接所述鋼板的對接部分。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的對焊系統(tǒng)中，所述夾持裝置包括基座，其沿所述焊接線延伸并支撐所述鋼板的下表面 的靠近所述對接部分的部分；夾條，其設置在所述基座上方以面向 所述基座；多個夾緊件，其豎直地設置在所述夾條上以能夠豎直地 移動并且沿所述夾條布置；多個壓縮彈簧，其位于所述夾條和各夾 緊件之間并且各夾緊件的壓縮彈簧平行布置；以及夾條驅(qū)動裝置， 其用于沿豎直方向驅(qū)動所述夾條，其中靠近各夾緊件的端部布置的
一個或多個所述壓縮彈簧的彈力設定為大于靠近中心布置的一個或 多個所述壓縮彈簧的彈力。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一或第二方面的對焊系統(tǒng)中， 在所述夾持裝置中，各夾緊件相對于所述夾條傾斜使得靠近所述夾 條的中心的一端定位得更低，并且所述夾緊件中靠近所述夾條的中 心設置的一個或多個夾緊件定位得更低。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第一至第三方面任一方面的對焊 系統(tǒng)中，所述焊接裝置是利用振蕩器產(chǎn)生的激光從激光頭照射所述 對接部分的激光焊接裝置，并且包括針孔檢測裝置，所述針孔檢測 裝置用于基于容納在所述激光頭中的光學系統(tǒng)中的激光的反射光強 度來檢測焊縫的針孔。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第一至第四方面任一方面的對焊 系統(tǒng)中，所述針孔檢測裝置包括光傳感器，其設置在所述激光頭 上，以捕捉所述激光的反射光；以及針孔檢測控制裝置，在該針孔 檢測控制裝置中，由所述光傳感器捕捉的反射光被分為高頻分量和 低頻分量，其中所述反射光的所述高頻分量和低頻分量之間的差值 或者所述高頻分量和低頻分量的商被用作反射光強度數(shù)據(jù)，并且當 所述反射光強度數(shù)據(jù)中有預定數(shù)量的數(shù)據(jù)連續(xù)地低于閾值時則檢測 到針孔。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)第一至第五方面任一方面的對焊 系統(tǒng)中，設置有激光輸出調(diào)節(jié)裝置，以基于所述激光頭的光學組件 中的激光的透射光或反射光的強度來調(diào)節(jié)所述振蕩器的激光輸出。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)第一至第五方面任一方面的對焊 系統(tǒng)中，所述激光輸出調(diào)節(jié)裝置包括光傳感器，設置在所述激光 頭上以捕捉所述激光的透射光或反射光；以及激光輸出控制裝置，基于所述光傳感器捕捉的激光的透射光或反射光通過該激光輸出控 制裝置測量所述激光的輸出，并且通過該激光輸出控制裝置將基于 所述測量結(jié)果計算出的激光輸出調(diào)節(jié)信號輸出至所述振蕩器。
為實現(xiàn)上述第二目標，根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種將鋼板
在用于接合的對接部分處焊接的對焊方法，該方法包括靠近所述 鋼板的對接部分夾持所述鋼板；然后在所述鋼板的對接部分將所述 鋼板對接在一起并向所述鋼板的對接部分施加預定的對接載荷；在 這種狀態(tài)下，使所述鋼板相對移動以使所述鋼板的對接部分匹配； 然后焊接所述鋼板的對接部分。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)第八方面的對焊方法中，當要被 #^在一起的鋼板中的至少一個是焊接鋼板時使用該方法進行對焊。
因此，在本發(fā)明的第一方面中，靠近要被接合在一起的鋼板的對 接部分的部分由夾持裝置夾住。另外，各個被夾住的鋼板的對接部分 由對接裝置對接，并且向所M接部分施加預定對接載荷。然后，在 所述鋼板的對接部分由匹配裝置匹配后，所^t接部分由焊接裝置焊 接。
在本發(fā)明的第二方面中，當所述夾條被所述夾條驅(qū)動裝置降低時， 各定位鋼板的靠近各對接部分的部分由各夾緊件夾住。此時，各夾緊 件被多個位于各夾緊件和夾條之間的壓縮彈簧壓在所述鋼板上。這樣， 由于各夾緊件的布置在外側(cè)的壓縮彈簧的彈力高于靠近中心布置的壓 縮彈簧的彈力，因此各夾緊件的兩端均被緊緊地壓在所述沖切件上。
在本發(fā)明的第三方面中，即使所述夾條的中心由于施加在夾條上 的栽荷而變形為凸起的形狀時，靠近夾條中心布置的夾條仍^L緊緊地 壓在所述沖切件上。
在本發(fā)明的第四方面中，焊接過程中產(chǎn)生的針孔可被即時檢測到。
在本發(fā)明的第五方面中，由光傳感器捕捉到的反射光被分為高頻 分量和低頻分量，所述高頻分量和低頻分量之間的差值或所述高頻分 量和低頻分量的商被用作反射光強度數(shù)據(jù)，并且在所述反射光強度數(shù) 據(jù)中有預定數(shù)量的數(shù)據(jù)連續(xù)低于闊值時檢測針孔。
在本發(fā)明的第六方面中，激光輸出測量可在極短的時間內(nèi)完成。在本發(fā)明的第七方面中，基于由光傳感器捕捉到的激光的透射光 或反射光來測量激光的激光輸出，并且將基于測量結(jié)果計算出的激光 輸出調(diào)節(jié)信號輸出至振蕩器。
在本發(fā)明的第八方面中，靠近要被M在一起的各鋼板的各對接 部分的部分被夾住。各夾住的鋼板使其對接部分對接，并且向所述對 接部分施加預定的對接栽荷。這種狀態(tài)中，在所述鋼板的對接部分被 匹配后，焊接所述對接部分。
在本發(fā)明的第九方面中，根據(jù)第八方面的對焊方法例如應用于如
下情況要被激光焊接的鋼板在其用于接合的對接部分被焊接。 -本發(fā)明的效果
能夠提供可確保產(chǎn)品質(zhì)量的對焊系統(tǒng)和對焊方法。


圖l是本對焊系統(tǒng)的示意圖;
圖2是工件供應裝置的示意圖，圖示了放在材料選用區(qū)最上面的 沖切件祐^各吸附墊吸附的狀態(tài)。
圖3是所述工件供應裝置的示意圖，圖示了沖切件被傳送的情形；
圖4是工件定位裝置的示意圖，圖示了沖切件被成對的定位銷定 位的狀態(tài)；
圖5是工件夾持裝置的正視圖6是所述工件夾持裝置的示意圖，圖示了壓縮螺旋彈簧位于夾 緊件和夾條之間、平行設置的狀態(tài)；
圖7是圖示了一種由所述夾緊裝置的各夾緊單元夾住的各沖切件 被工件對接裝置對接的狀態(tài)的俯視圖8是工件匹配裝置的示意性俯視圖，圖示了使活動側(cè)的沖切件 相對于固定側(cè)的沖切件在焊接線的方向上作往復運動的狀態(tài)；
圖9是圖示了定位狀態(tài)監(jiān)測裝置和靠近激光頭的焊縫形狀檢查裝 置的CCD相機的布置的立體圖；圖IO是針孔檢測裝置的示意圖； 圖11是所述針《L^測裝置的流程圖； 圖12是激光輸出調(diào)節(jié)裝置的示意圖13是圖示了由夾緊裝置的各夾緊單元夾住的各沖切件被所述工 件對接裝置對接的狀態(tài)的正視圖14是所述工件定位裝置的示意圖，圖示了剛剛被所述工件供應 裝置放在磁體傳送器上之后的沖切件；
圖15是另一實施方式的示意圖，圖示了兩個沖切件被所述工件定 位裝置定位的狀態(tài)；以及
圖16是另一實施方式的示意圖，圖示了三個沖切件被所述工件定 位裝置定位的狀態(tài)。
附圖標記說明
1、 2沖切件，la、 2a對接部分，3、 4磁體傳送器(傳送器)，7 工件夾持裝置(夾緊手段)，8對接部，9工件對接裝置(對接手段)， 10工件匹配裝置(匹配手段)，21夾具基座(基座)，22夾條，23夾 緊件，25壓縮螺旋彈簧(壓縮彈簧)，32 >^射光，33光傳感器(針 孔檢測手段)，37光傳感器(激光輸出調(diào)節(jié)手段)
具體實施例方式
下面基于圖1至14說明本發(fā)明的實施方式。如圖1所示，該對焊 系統(tǒng)包括工件供應裝置5，在該工件供應裝置5中，沖切件1、 2 (鋼 板)分別被一個接一個地供應(放置)到磁體傳送器3、 4上；工件定 位裝置6，通過該工件定位裝置6，分別放到磁體傳送器3、 4上的沖 切件l、 2被定位在其預定的位置上；工件夾持裝置7 (夾持手段7 )， 由工件定位裝置6定位的沖切件1、 2分別在它們的對接部分la、 2a 附近被工件夾持裝置7夾持；工件對接裝置9 (對接手段)，通過該工 件對接裝置9，由工件夾持裝置7夾持的沖切件1、 2分別在它們的對 接部分la、 2a處被對接并且沖切件1、 2的對接部8被施加預定的對接載荷；工件匹配裝置io (匹配手段)，通過該工件匹配裝置io，由
工件對接裝置9對接的沖切件1、2沿焊接線的方向(從圖1的角度看) 相對移動，從而匹配沖切件1、 2的對接部分la、 2a;以及焊接裝置 ll(焊接手段)，通過該焊接裝置ll，由工件匹配裝置10匹配的沖切 件l、 2的對接部8沿所述焊接線激光焊接。
如圖2和3所示，工件供應裝置5包括在機器人控制裝置的控 制下運行的;W^手12、安*4機械手12上的墊框架13和多個(例如 以3x3排列的總共9個)吸附墊14 (真空墊)，為每一沖切件1、 2 設置所有這些構(gòu)件。各吸附墊14安裝在各個豎直布置在墊框架13上、 從而相對于墊框架13可豎直移動的軸15的下端。各軸15的外部套有 壓縮螺旋彈簧16，在吸附過程中，壓縮螺旋彈簧16將吸附墊14壓緊 在任一沖切件l、 2上。工件供應裝置5通過各^手12將各墊框架 13定位在吸附位置，該吸附位置正好位于任一放在各材料選用區(qū)17 的沖切件l、 2之上方，因此將各墊框架13的各吸附墊14連接到各沖 切件l、 2上。在這種狀態(tài)中，當各墊框架13向上移動時，僅從各材 料選用區(qū)17拾取一塊沖切件1、 2。
在此，在工件供應裝置5中，如正視圖(從圖3的角度看)中所 示，布置在各墊框架13中心處的各軸15的長度,皮i殳定為比布置在其 他列(外側(cè)列)上的各軸15長。因此，如圖3所示，當各沖切件l、 2被傳送時，各沖切件l、 2由于自重而撓曲使得中心的位置更低，從 而使各吸附墊14上的載荷均衡。因此，可避免由于在任一特定的吸附 墊14上載荷集中而從任一吸附墊14上脫落。另外，各材料選用區(qū)17 設置有磁體浮起器，所述^體浮起器〗吏最上面的沖切件1、 2的一端浮 起以免每次拾取多個沖切件l、 2。如圖1所示，在正視圖(從圖l的 角度看)中，工件定位裝置6包括磁體傳送器3、 4，磁體傳送器3、 4 布置在焊接裝置11的動力馬達前端18的左右兩側(cè)，其中由工件供應 裝置5供應的沖切件1、 2被磁體傳送器3、 4的磁力固定(吸住)。
另外，如圖4所示，工件定位裝置6包括成對的定位銷19、 20, 所述定位銷在磁體傳送器3、 4的沿焊接線方向(從圖4看是豎直方向) 的一側(cè)(從圖4看是下側(cè))突出于各磁體傳送器3、 4的傳送面(上表 面)。在工件定位裝置6中，隨著各磁體傳送器3、 4向所述焊接線方 向的一側(cè)移動，分別放在磁體傳感器3、 4上的各沖切件1、 2向所述焊接線方向的一側(cè)移動。然后，各沖切件l、 2的一側(cè)(從圖4看是下 側(cè))M每一對定位銷19、 20，使得各沖切件1、 2能夠沿所述焊接 線的方向定位。此外，如圖1和4所示，工件定位裝置6在平^i殳置 的磁體傳送器3、 4之間具有多個定位銷40，定位銷40升高或降低以 從各磁體傳送器3、 4的各傳送面(上表面)探出或縮回到各磁體傳送 器3、 4的各傳送面(上表面)中，定位銷40沿所述焊接線的方向(從 圖4看是豎直方向)成列排布。
在工件定位裝置6中，在各沖切件1、 2被各定位銷19、 20沿所 述焊接線的方向定位之后，各磁體傳送器3、 4被向前驅(qū)動，從而將各 沖切件1、 2向前移動(從圖4看是磁體傳送器3將沖切件1向右移動， 同時從圖4看是磁體傳送器4將沖切件2向左移動)。然后，各沖切件 1、 2的各對接部分la、 2a抵接在定位銷40上，使得各沖切件1、 2 能夠沿對接方向(從圖4看是水平方向)被定位。如圖5所示，工件 夾持裝置7包括夾緊單元，夾緊單元由沿所述焊接線的方向(從圖1 的角度看)延伸的夾具基座(基座)21和豎直移動以靠近或遠離夾具 基座21的夾條22組成。所述夾緊單元包括多個(本實施方式為4個) 豎直設置在夾條22上、并沿夾條22成列排布的夾緊件23。
如圖6所示，夾緊件23的兩端由一對軸24吊起，所述軸可相對 于所述夾條22豎直移動。多個(本實施方式為4個)壓縮螺旋彈簧 25 (壓縮彈簧)定位在夾緊件23和夾條22之間并定位在所述的一對 軸24之間。在工件夾持裝置7中，各夾緊件23的布置在外側(cè)的壓縮 螺旋彈簧25的彈力被設置為比布置在內(nèi)側(cè)的壓縮螺旋彈簧25的彈力 大(是2至4倍)。因此，在工件夾持裝置7中，各夾緊件23的中心 可避免彎曲成凹陷形狀，從而允許各夾緊件23緊密地接觸夾具基座 21上的各沖切件1、 2。另外，在工件夾持裝置7中，接近夾條22中 心布置的軸24形成得長一些。
因此，如圖5所示，以傾斜的方式設置夾緊件23使得其接近夾條 22的中心的端部被定位得更低，并且接近夾條22中心布置的夾緊件 23被安裝得更低。因此，在工件夾持裝置7中，在夾持各沖切件l、 2 的過程中，即使在夾條22由于夾緊缸26的載荷而變形為突出形狀時， 也可防止布置在中心處的夾緊件23的夾緊力(夾持力)低于布置在外 側(cè)的夾緊件23的夾緊力，從而避免了各沖切件l、 2和夾具基座21之間的不充分的緊密接觸。在此，各夾緊件23的夾緊面具有凸部和凹部 以增加對沖切件l、 2的夾持力。
如圖7所示，工件對接裝置9包括成對的對接缸27,所i^接缸 將一個夾緊單元向另一夾緊單元移動。通過所述成對的對接缸27，位 于活動側(cè)的、夾緊(夾持)沖切件2的一個夾緊單元向位于固定側(cè)的、 夾緊沖切件1的另一夾緊單元移動，從而將沖切件1的對接部分la和 沖切件2的對接部分2a對接在一起，并且向沖切件1和沖切件2的對 接部8 (以下簡稱"對接部8")施加預定的對接載荷(10至50kN/m )。 另外，如圖8所示，工件匹配裝置IO包括匹配缸28，匹配缸28^吏得 所述另一夾緊單元沿所述焊接線的方向(從圖8看是水平方向)向所 述一個夾緊單元往復運動。
工件匹配裝置1(M吏得所述另一夾緊單元作一次往復運動，其中在 每一方向上移動5mm的距離，同時通過工件對接裝置9向?qū)硬? 施加對接載荷，從而使沖切件1的對接部分la (端面)與沖切件2的 對接部分2a(端面)匹配以使對接部8的間隙變窄(在本實施方式中 變窄至O.lmm或更小)。在此，在匹配沖切件1、 2時，由匹配缸28 驅(qū)動的夾緊單元由直接作用的引導裝置沿所述焊接線的方向引導。焊 接裝置11包括振蕩器、光學系統(tǒng)、動力馬達前端18、激光頭驅(qū)動^J 和激光控制裝置。由所述振蕩器產(chǎn)生的激光從動力馬達前端18經(jīng)由所 述光學系統(tǒng)作用到對接部8。在所述激光控制裝置的控制下，動力馬 達前端18移動使得作用到對接部8的激光的焦點沿所述焊接線移動， 從而對接部8被焊接以將沖切件1和沖切件2 M在一起。
另外，所述對焊系統(tǒng)包括定位狀態(tài)監(jiān)測裝置,其測量由工件定位 裝置6定位的各沖切件1、 2 (在沖切件1、 2就要凈皮工件夾持裝置7 的夾緊單元夾持之前)在所述焊接線的方向上的位置和已經(jīng)由工件匹 配裝置10進行匹配的沖切件1、 2的對接部8的間隙。如圖9所示， 所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝置包括多個CCD相機29和配備微計算機的狀態(tài) 判定裝置30?；趯Ω鰿CD相機捕捉到的圖像進行處理獲得的圖像 數(shù)據(jù)，測量各沖切件l、 2在所述焊接線的方向上的位置和對接部8的 間隙，并基于該測量結(jié)果作出OK/NG判定。在此，適宜使用常規(guī)的 控制邏輯來進行圖《象處理和判定處理。
另外，所M焊系統(tǒng)包括針孔檢測裝置(針孔檢測手段)，其檢測由焊接裝置11進行了激光焊接的對接部8 (下稱"焊接部分8")的針 孔(焊接缺陷)。如圖10所示，所述針孔檢測裝置包括設置在容納 于動力馬達前端19中的光學系統(tǒng)中的低《^射鏡31、捕I^M^J時鏡 31反射的激光32 (下稱"反射光32")的光傳感器33和配備了微計 算機的針孔判定裝置34，所述針孔判定裝置基于光傳感器33捕捉到 的反射光32的強度判定在焊接部分8中是否存在針孔(焊接缺陷)。 如圖11所示，所述針孑L檢測裝置在焊接過程中連續(xù)測量反射光32的 強度(下稱"反射光強度")(圖11中步驟1 )。
針孔判定裝置34對測量到的反射光強度(測量結(jié)果)進行處理(例 如通過FFT處理)以將所述強度區(qū)分為包含由于針孔而引起的反射光 強度變化的高頻分量和包含噪音和反射光強度32的連續(xù)變化的低頻 分量(圖11中步驟2 )。另外，針孔判定裝置34計算所述^JIf光強度 的高頻分量(100至500Hz)和低頻分量(10至50Hz)之間的差值以 基于計算結(jié)果產(chǎn)生用于針孔判定的數(shù)據(jù)(圖11中步驟3)。此外，針孔 判定裝置34將用于針孔判定的數(shù)據(jù)和儲存在儲存單元(存儲器)中的 第一閾值進行對比(圖11中步驟4)，如果用于焊接部分8中針孔判定 的數(shù)據(jù)的任何部分低于第一閾值(如果圖11中在步驟4判定為YES)， 則計算用于焊接部分8中針孔判定的數(shù)據(jù)部分的長度(數(shù)據(jù)的數(shù)量) (圖11中步驟5)。
在此，在圖11的步驟4中，如果用于針孔判定的數(shù)據(jù)中沒有低于 第一閾值的部分(如果在圖11的步驟4中判定為NO)，則作出OK(無 針孔)的判定(圖11中步驟6)。另外，針孔判定裝置34將用于針孔 判定的數(shù)據(jù)中低于第一閾值的部分的長度(數(shù)據(jù)數(shù)量)與儲存在儲存 單元(存儲器)中的第二閾值進行對比(圖11中步驟7)。如果用于焊 接部分8中針孔判定的數(shù)據(jù)中低于第一閾值的部分的長度(數(shù)據(jù)數(shù)量) 包含超過第二閾值的部分(如果在圖11的步驟7中判定為YES)，則 作出焊接部分8中NG (檢測到針孔)的最終判定(圖11中步驟8)。 此外，在圖11的步驟7中，如果用于焊接部分8中針孔判定的數(shù)據(jù)低 于第一閾值的部分的長度(數(shù)據(jù)數(shù)量)不包含任何超過第二閾值的部 分(如果在圖11的步驟7中判定為NO),則作出OK (無針孔)的判 定(圖11中步驟9)。
在此，如果在焊接部分8產(chǎn)生任何針孔，則功率激光(從動力馬達前端18作用到對接部8的激光)不被用于焊接而是朝沖切件1、 2 的后側(cè)穿過對接部8,導致由于穩(wěn)定狀態(tài)(無針孔的狀態(tài))引起的反 射光強度降低。所述針孔檢測裝置利用這種現(xiàn)象來^^射光強度規(guī)格 化。如圖9所示，所述對焊系統(tǒng)包括焊縫形狀檢查裝置，所述焊縫形 狀檢查裝置包含光源，從該光源向焊接部分8照射長條形激光；CCD 相機35，其捕捉被所述光源的長條形激光照射的焊接部分8的圖像； 以及配備了微計算機的焊縫判定裝置。所述焊縫檢查裝置在焊接的同 時基于對CCD相機35捕捉到的圖像進行處理而獲得的圖像數(shù)據(jù)來測 量焊接部分8的焊縫高度和各焊接部分8的兩側(cè)上的各沖切件1、 2的 高度，并基于測量結(jié)果作出焊接部分8 0K/NG的判定。在此，適宜使 用常規(guī)控制邏輯來進行圖像處理和判定處理。
此外，所M焊系統(tǒng)包括激光輸出調(diào)節(jié)裝置，激光輸出調(diào)節(jié)裝置 短時間(0.5秒)地測量功率激光的激光輸出(焊接中實際使用的激光 輸出單獨地使用來自所述振蕩器的激光輸出)并且基于測量結(jié)果調(diào) 節(jié)所述振蕩器的激光輸出。如圖12.所示，該激光輸出調(diào)節(jié)裝置包括 光傳感器37,其捕捉容納在動力馬達前端18中的光學系統(tǒng)的透射光 (激光)；以及配備了微計算機的控制裝置38。在所述激光輸出調(diào)節(jié) 裝置中，由光傳感器37捕捉到的激光被放大器39轉(zhuǎn)換為電信號并且 通過所述控制裝置38基于所述電信號計算所述功率激光的激光輸出。 在此，控制裝置38利用預定的輸出轉(zhuǎn)換7>式根據(jù)通過放大器39轉(zhuǎn)換 獲得的電信號來計算所述功率激光的激光輸出。
另外，在所述激光輸出調(diào)節(jié)裝置中，控制裝置38對利用所述輸出 轉(zhuǎn)換公式計算出的功率激光的激光輸出值進行溫度漂移校正。此外， 在所述激光輸出調(diào)節(jié)裝置中，控制裝置38計算進行了所述溫度漂移校
的預設上P艮值和下限值的比率，并基于計算出的所述功率激光的激光 輸出的低于比或超過比來調(diào)節(jié)所述振蕩器的激光輸出。
接下來說明所^J"焊系統(tǒng)的操作。首先，工件供應裝置5拾取放 在各材料選用區(qū)17上的沖切件1、 2 (鋼板)最上面的一個以將所述 沖切件傳送至磁體傳送器3、 4。在此，由于各墊框架13的布置在中 心處的吸附墊14安裝的位置低于布置在其他列(外側(cè)列)中的吸附墊 14的位置，因此各沖切件1、 2以撓曲狀態(tài)傳送，從而避免了吸附誤差和吸附脫落。然后，如圖14所示，當被傳送的沖切件l、 2放到工 件定位裝置6的磁體傳送器3、 4上時，磁體傳送器3、 4向在所述焊 接線的方向(從圖14看是豎直方向)上的一側(cè)(從圖14看是下側(cè)) 移動，從而將放在磁體傳送器3、 4上的沖切件1、 2移動至在所述焊 接線的方向上的一側(cè)。然后，各沖切件l、 2的一側(cè)M各定位銷19、 20，使得沖切件l、 2能夠沿所述焊接線的方向定位。
接下來，在各沖切件l、 2沿所述焊接線的方向定位后，各定位銷 40上升并向前驅(qū)動磁體傳送器3、 4。從而，各沖切件l、 2被磁體傳 送器3向前移動(從圖14看沖切件1是被磁體傳感器3向右移動，同 時從圖14看沖切件2是被磁體傳送器4向左移動)。然后，如圖1所 示，各沖切件l、 2的各對接部分la、 2a抵接在定位銷40上，使得各 沖切件1、 2能夠沿對接方向(從圖1看是水平方向)定位。在各沖切 件1、 2被定位后，定位狀態(tài)監(jiān)測裝置測量各沖切件1、 2的沿所述焊 接線方向的位置。如果所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝置作出OK的判定，則工 件夾持裝置7 (夾持手段)的各夾緊單元的各夾條22下降，從而允許 所述夾緊單元在靠近各沖切件的對接部分la、2a處夾持住各沖切件1、 2。
在此，關于在各夾緊單元22的夾緊件23和夾條22之間平行設置 的四個壓縮螺旋彈簧25，設置在外側(cè)的壓縮螺旋彈簧25的彈力被設 定為大于設置在內(nèi)側(cè)(在中心處)的壓縮螺旋彈簧25的彈力。因此， 在夾緊時，夾緊件23的中心可避免彎曲成凹陷形狀，從而防止了各沖 切件1、 2和夾具基座21之間的不充分的緊密接觸。此外，如圖5所 示，以傾斜方式設置夾緊件23使得各夾緊件23的靠近夾條22中心的 端部被設置得更低，并且設置夾緊件23使得靠近夾條22中心布置的 夾緊件23布置得更低。因此，即使各夾條22的中心部由于在夾持各 沖切件l、 2的過程中作用的載荷變形成凸狀時，也可防止靠近各夾條 22中心的夾緊件23的夾持力變低，從而防止各沖切件l、 2和夾具基 座21之間的不充分的緊密接觸。
另一方面，如果所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝置作出NG (定位缺陷)的判 定，則系統(tǒng)停止以發(fā)出警報指示工件定位缺陷。在這種情況中，在各 沖切件l、 2的位置被校正并且系統(tǒng)再次啟動后，所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝 置再次測量各沖切件l、 2的沿所述焊接線的方向的位置。在各沖切件1、 2被各夾緊單元在各對接部分la、 2a附近夾住時，各定位銷40下 降。即，當各沖切件l、 2被各夾緊單元夾住時，各定位銷40下降以 縮回。接下來，如圖13所示，各沖切件l、 2的各對接部分la、 2a被 對接在一起，并且工件對接裝置9向?qū)硬?施加對接載荷。在這種 狀態(tài)中，工件匹配裝置10 (匹配手段)4吏沖切件2沿所述焊接線的方 向(從圖13的角度看)向著沖切件l做往復運動，其中在每一方向上 的移動量為5mm。
從而，沖切件l、 2兩者的對接部分la、 2a被匹配，使得對接部8 的間隙可,皮設定為等于或小于適于激光焊接的O.lmm。在完成各沖切 件1、 2的各對接部分la、 2a的匹配后，所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝置測量 沖切件1 、 2的對接部8的間隙。當所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝置作出OK的 判定時，所述激光輸出調(diào)節(jié)裝置測量功率激光的激光輸出并基于測量 結(jié)果調(diào)節(jié)所述振蕩器的激光輸出。另一方面，當所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝 置作出NG(對接缺陷)的判定時，則系統(tǒng)停止以發(fā)出警報指示對接 缺陷。在這種情況中，在對接部8的間隙被校正并且系統(tǒng)再次啟動后， 所述定位狀態(tài)監(jiān)測裝置再次測量對接部8的間隙。另外，當所述振蕩 器的激光輸出被所述激光輸出調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)時，所述焊接裝置(焊接 手段)開始激光焊接對接部8。
與焊接過程同步地，針孔檢測裝置(針孔檢測手段)測量所述激 光的反射光的強度并基于測量結(jié)果判定焊接部分8中是否存在針孔 (焊接缺陷)。在此，當所述針孑L檢測裝置作出NG (檢測到針孔)的 判定時，系統(tǒng)發(fā)出警報并輸出NG (檢測到針孔)信號至外部。此外， 在所述對焊系統(tǒng)中，在焊接的同時，焊縫形狀檢查裝置基于通過CCD 相機35捕捉的圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)來測量焊接部分8的焊縫高度和 各焊接部分8的兩側(cè)的各沖切件1、 2的高度，并基于測量結(jié)果作出焊 接部分8 OK/NG判定。當所述焊縫形狀檢查裝置作出NG(焊接缺陷) 判定時，系統(tǒng)也發(fā)出警報并輸出NG (焊接缺陷)信號至外側(cè)。然后， 在所述對焊系統(tǒng)中，在完成烊接后，工件夾持裝置7的各夾緊單元的 各夾條22上升以解除各夾緊單元對產(chǎn)品(裁接沖切件)的夾持，然后 由工件定位裝置6的各磁體傳送器3、 4將產(chǎn)品傳送。用預定的傳送裝 置將被傳送的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移并放到材料選用區(qū)上。
在本實施方式中，可達到以下效果。在所^j"焊系統(tǒng)中，各沖切件l、 2 (鋼板)的各對接部分la、 2a 被M在一起，并且向?qū)硬?施加預定的對接載荷。在這種狀態(tài)中， 沖切件l、 2沿所述焊接線的方向相對移動，從而匹配對接部8(沖切 件l的對接部分la和沖切件2的對接部分2a)。因此，形成在各沖切 件l、 2的各對接部分la、 2a上的凸起和凹陷被整平，從而與所M 接部分未被匹配的情況相比提高了各沖切件1、 2的各對接部分la、 2a的直線精度。由于極大地減小了在對接部8處的間隙，因此方l更了 在對接部8上的焊接。從而獲得了良好的焊縫并確保了產(chǎn)品的質(zhì)量。
另外，在所述對焊系統(tǒng)中，工件夾持裝置7(夾持手段)的各夾緊 單元的多個夾緊件23在所述焊接方向的直線中分開地形成，并且在各 夾緊件23和各夾條22之間設置有平行的多個壓縮螺旋彈簧25 (壓縮 彈簧)。各夾緊件23的布置在外側(cè)的壓縮彈簧的彈力^Li更定為大于布 置在內(nèi)側(cè)(在中心處)的壓縮螺旋彈簧25的彈力，防止了各夾緊件 23彎曲成凹陷形狀。各沖切件l、 2因此可在各夾緊件23的整體長度 上緊密接觸各夾具基座21 (基座)。此外，以傾斜的方式設置夾緊件 23使得夾緊件23靠近夾條22中心的端部被布置更低，并且i殳置夾緊 件23使得靠近夾條22中心布置的夾緊件23布置得更低。因此，即使 各夾條22的中心由于在夾持各沖切件1、 2的過程中施加的載荷而變 形成凸狀，也可防止靠近夾條22中心的夾緊件23的夾持力不夠，允 許各沖切件1、 2可靠地接觸各夾具基座21。此外，工件夾持裝置7 通用性高并能夠適用于多種沖切件。
此外，在所述對焊系統(tǒng)中，所述針孔檢測裝置(針孔檢測手段) 在焊接過程中測量所述光學系統(tǒng)中的激光的反射光的強度，并基于測 量結(jié)果判定在焊接部分8中是否存在針孔(焊接缺陷)。因此，當焊接 過程中產(chǎn)生針孔時，所述針孔可被立刻檢測到。由于取消了傳統(tǒng)上在 完成焊接后的檢查工藝中要進行的焊接缺陷檢查，因此減少了工藝的 數(shù)量而增加了生產(chǎn)率并減少了制造成本。此外，當基于反射光的強度 計算出的反射光強度數(shù)據(jù)中有預定數(shù)量的數(shù)據(jù)連續(xù)地低于閾值時，所 述針孔檢測裝置作出NG(檢測到針孔)判定。因此，與僅基于反射 光的強度來判定是否存在針孔的情況相比，可防止將焊接部分8上很 小的凹陷瑕瘋發(fā)溪判定為針孔。
此外，所i^t焊系統(tǒng)包括激光輸出調(diào)節(jié)裝置，其將由光傳感器37捕捉到的激光的光學系統(tǒng)的透射光(激光)轉(zhuǎn)換為電信號，并且基于
該電信號調(diào)節(jié)所述振蕩器的激光輸出。因此短時間(0.5秒)地測量所 述功率激光的激光輸出以調(diào)節(jié)所述振蕩器的激光輸出。因此，可在每 一周期調(diào)節(jié)激光輸出而不會影響產(chǎn)量，避免了由于激光輸出引起的焊 接缺陷。
在此，實施方式不限于以上所述，并且可以按以下方式設置。
在工件供應裝置5中，采用吸附墊14 (真空墊)作為吸附裝置。 可替換地，可按需將全部或部分吸附墊14替換為磁體。
在工件定位裝置6中，各磁體傳送器3、 4的成對的定位銷19、 20 將一個接一個拾取的各沖切件l、 2沿所述焊接線的方向定位?？商鎿Q 地，如圖15和16所示，可設置兩對或三對定位銷19、 20以拾取兩片 或三片沖切件1、 2，并且可通過多對定位銷19、 20將這多個沖切件1、 2同時沿所述焊接線的方向定位。
在工件對接裝置9中，所述夾緊單元由對接釭(液壓缸)的驅(qū)動 力驅(qū)動?？商鎿Q地，可用包括伺服馬達、滾珠絲杠和直接作用的引導 裝置的直接作用單元來取代這種液壓缸驅(qū)動所述夾緊單元。
為了將沖切件1、 2 #^在一起，工件匹配裝置10使沖切件2在 所述焊接線的方向向著沖切件1作一次往復運動。根據(jù)需要，可使沖 切件2作兩次或三次往復運動。
在所述針孑L檢測裝置中，由光傳感器33捕捉到的反射光32被區(qū) 分為高頻分量和低頻分量，然后利用所述高頻分量和低頻分量之間的 差值作為反射光強度數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，可利用所述高頻分量和低頻分 量的商作為反射光強度數(shù)據(jù)。
在所述機構(gòu)輸出調(diào)節(jié)裝置中，所述光學系統(tǒng)的透射光被光傳感器 37捕捉?？商鎿Q地，所述光學系統(tǒng)的反射光可被光傳感器37捕捉并 被轉(zhuǎn)換為電信號。另外，來自所述激光器的冷卻金屬梁阻尼器的散射 光的一部分可被光傳感器37捕捉到并被轉(zhuǎn)化為電信號。
本實施方式說明了所述對焊系統(tǒng)用來將沖切件l、 2^在一起的 情況。可替換地，該對焊系統(tǒng)可用來焊接和接合沖切件1與一塊或多 塊、激光焊接鋼板。
權(quán)利要求
1.一種鋼板對焊系統(tǒng)，在所述鋼板對焊系統(tǒng)中，鋼板在用于接合的對接部分處被焊接，所述鋼板對焊系統(tǒng)的特征在于包括夾持裝置，用于靠近所述鋼板的對接部分夾持要被接合在一起的鋼板；對接裝置，用于將被所述夾持裝置夾持的鋼板在所述對接部分處對接，并且用于向?qū)恿说匿摪宓膶硬糠质┘宇A定的對接載荷；匹配裝置，用于使被所述對接裝置對接的鋼板相對移動以使所述鋼板的對接部分滑動匹配；以及焊接裝置，用于沿焊接線焊接所述鋼板的對接部分。
2. 如權(quán)利要求l所述的鋼板對焊系統(tǒng)，其特征在于 所述夾持裝置包括基座，其沿所述焊接線延伸并支撐所述鋼板的下表面的靠近所述對接部分的部分；夾條，其設置在所述基座上方 以面向所述基座；多個夾緊件，其豎直地設置在所述夾條上以能夠豎 直地移動并且沿所述夾條布置；多個壓縮彈簧，其位于所述夾條和各 夾緊件之間并且各夾緊件的壓縮彈簧平行布置；以及夾條驅(qū)動裝置， 其用于沿豎直方向驅(qū)動所述夾條，其中靠近各夾緊件的端部布置的一個或多個所述壓縮彈簧的彈力i殳 定為大于靠近中心布置的一個或多個所述壓縮彈簧的彈力。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鋼板對焊系統(tǒng)，其特征在于，在所 述夾持裝置中，各夾緊件相對于所述夾條傾斜使得靠近所述夾條的中 心的一端定位得更低，并且所述夾緊件中靠近所述夾條的中心設置的 一個或多個夾緊件定位得更低。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的鋼板對焊系統(tǒng)，其特征在 于，所述焊接裝置是利用振蕩器產(chǎn)生的激光從激光頭照射所述對接部 分的激光焊接裝置，并且包括針孔檢測裝置，所述針孔檢測裝置用于 基于容納在所述激光頭中的光學系統(tǒng)中的激光的反射光強度來檢測 焊縫的針孔。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的鋼板對焊系統(tǒng)，其特征在 于，所述針孔檢測裝置包括光傳感器，其設置在所述激光頭上，以捕捉所述激光的反射光；以及針孔檢測控制裝置，在該針孔檢測控制 裝置中，由所述光傳感器捕捉的反射光被分為高頻分量和低頻分量， 其中所述反射光的所述高頻分量和低頻分量之間的差值或者所述高 頻分量和低頻分量的商被用作反射光強度數(shù)據(jù)，并且當所述反射光強 度數(shù)據(jù)中有預定數(shù)量的數(shù)據(jù)連續(xù)地低于閾值時則檢測針孔。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的鋼板對焊系統(tǒng)，其特征在 于進一步包括激光輸出調(diào)節(jié)裝置，用于基于所述激光頭的光學組件中的激光的 透射光或反射光的強度來調(diào)節(jié)所述振蕩器的激光輸出。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的鋼板對焊系統(tǒng)，其特征在 于，所述激光輸出調(diào)節(jié)裝置包括光傳感器，設置在所述激光頭上以 捕捉所述激光的透射光或反射光；以及激光輸出控制裝置，基于所述 光傳感器捕捉的激光的透射光或反射光通過該激光輸出控制裝置測 量所述激光的輸出，并且通過該激光輸出控制裝置將基于所述測量結(jié) 果計算出的激光輸出調(diào)節(jié)信號輸出至所述振蕩器。
8. —種將鋼板在用于接合的對接部分處焊接的對焊方法，該方 法的特征在于包括靠近所述鋼板的對接部分夾持所述鋼板；然后在 所述鋼板的對接部分將所述鋼板對接在一起并向所述鋼板的對接部 分施加預定的對接載荷；在這種狀態(tài)下，使所述鋼板相對移動以使所 述鋼板的對接部分匹配；然后焊接所述鋼板的對接部分。
9. 如權(quán)利要求8所述的鋼板對焊方法，其特征在于，當要被#^ 在一起的鋼板中的至少 一個是焊接鋼板時使用該方法進行對焊。
全文摘要
本發(fā)明公開了能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量的鋼板對焊系統(tǒng)和鋼板對焊方法。要被接合在一起的沖切件(1、2)的對接部分被對接并且向所述對接部分施加預定的對接載荷，其中沖切件(1、2)沿焊接線的方向相對移動從而匹配所述對接部分。形成在各沖切件(1、2)的各對接部分上的凸起和凹陷被整平，從而與對接部分未匹配的情況相比提高了各沖切件(1、2)的各對接部分的直線精度。由于所述對接部分處的間隙大為減小，從而方便了在所述對接部分上焊接。從而在所述對接部分能獲得良好的焊縫并能確保產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號B23K9/235GK101287572SQ20068003820
公開日2008年10月15日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者丹沢雅樹, 柏原啟一, 清水孝恭, 肥田雅子, 西尾匡弘, 酒見修司 申請人:豐田自動車株式會社