(57)【要約】【課題】溶接異常の判定精度を高めることができる制御装置、プログラム、及びロボット制御システムを提供する。【解決手段】制御装置は、レーザセンサから取得される測距データ又は撮像装置から取得される画像情報に基づく溶接対象の開先情報を用いて、溶接パラメータの指令値に対する補正値を決定する補正部と、補正値に基づいて、溶接の異常判定に用いる閾値を調整する調整部と、調整された閾値と、溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う異常判定部と、異常判定の結果を出力する出力部とを備える。【選択図】図１
2020203308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザセンサから取得される測距データ又は撮像装置から取得される画像情報に基づく溶接対象の開先情報を用いて、溶接パラメータの指令値に対する補正値を決定する補正部と、
前記補正値に基づいて、溶接の異常判定に用いる閾値を調整する調整部と、
調整された前記閾値と、溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う異常判定部と、
前記異常判定の結果を出力する出力部と
を備える制御装置。
【請求項２】
溶接対象区間に対して、溶接の異常判定に用いる閾値が設定されているか否かを判定する事前判定部をさらに備え、
前記閾値が設定されている区間であると判定された場合に、前記調整部により、前記閾値の調整処理を行う、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、
前記ワーク形状の異常に関するパラメータの各値と、当該各値に対応するそれぞれの補正値とが対応付けられた補正情報に基づいて、前記補正値を決定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
コンピュータに、
レーザセンサから取得される測距データ又は撮像装置から取得される画像情報に基づく溶接対象の開先情報を用いて、溶接パラメータの指令値に対する補正値を決定するステップと、
前記補正値に基づいて、溶接の異常判定に用いる閾値を調整するステップと、
調整された前記閾値と、溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行うステップと、
前記異常判定の結果を出力するステップと
を実行させるプログラム。
【請求項５】
ロボットと、前記ロボットを制御して溶接を実行させる制御装置を含むロボット制御システムであって、
前記制御装置は、
レーザセンサから取得される測距データ又は撮像装置から取得される画像情報に基づく溶接対象の開先情報を用いて、溶接パラメータの指令値に対する補正値を決定する補正部と、
前記補正値に基づいて、溶接の異常判定に用いる閾値を調整する調整部と、
調整された前記閾値と、溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う異常判定部と、
前記異常判定の結果を出力する出力部と
を備えるロボット制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、プログラム、及びロボット制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アーク溶接における溶接異常の検出方法として様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１には、溶接電流や溶接電圧とは異なる物理量を推定することで、溶接電流や溶接電圧と比べてより適切な物理量の閾値を設定することが可能なアーク溶接品質判定システムが開示されている。また、特許文献２には、ワークの精度不良により溶接部に隙間がある等の開先情報に応じて、あらかじめ決定された溶接電流に増減させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２６８７７号公報
【特許文献２】特開２００９−６３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１を含む従来技術では、正常時に計測された溶接電流や溶接電圧や物理量などの溶接パラメータの値を用いて閾値が設定される。この閾値は、一度設定されると、同じ溶接区間において毎回同じ閾値が用いられる。
【０００５】
また、特許文献１に記載された技術では、開先情報に応じて溶接電流の指令値を適応的に変更し、適切な溶接電流値を設定しているが、溶接の異常判定の際には、上述した従来技術のように、一度設定された閾値がそのまま用いられている。したがって、適応的に溶接電流の指令値（電流指令値）が調整されるにもかかわらず、事前に設定された調整前の電流指令値に対する閾値がそのまま用いられるため、調整後の正常な溶接電流の計測値であっても、溶接異常と判定されてしまうことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、溶接の異常判定の精度を向上させることができる制御装置、プログラム、及びロボット制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る制御装置は、レーザセンサから取得される測距データ又は撮像装置から取得される画像情報に基づく溶接対象の開先情報を用いて、溶接パラメータの指令値に対する補正値を決定する補正部と、前記補正値に基づいて、溶接の異常判定に用いる閾値を調整する調整部と、調整された前記閾値と、溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う異常判定部と、前記異常判定の結果を出力する出力部と、を備える。
【０００８】
この態様によれば、溶接パラメータの指令値に対して適応的に調整される補正値に対応して、溶接の異常判定に用いる閾値も適応的に調整されるため、調整後の溶接パラメータの指令値に適した閾値を用いて、溶接の異常判定を行うことが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【０００９】
上記態様において、溶接対象区間に対して、溶接の異常判定に用いる閾値が設定されているか否かを判定する事前判定部をさらに備え、前記閾値が設定されている区間であると判定された場合に、前記調整部により、溶接の異常判定に用いる閾値の調整処理を行うようにしてもよい。
【００１０】
これにより、溶接対象区間には、事前に閾値が設定された区間と、閾値が設定されていない区間とがあるが、事前に閾値が設定された区間に対して、適応的に閾値を変更しつつ溶接の異常判定を行うため、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００１１】
上記態様において、補正部は、前記ワーク形状の異常に関するパラメータの各値と、当該各値に対応するそれぞれの補正値とが対応付けられた補正情報に基づいて、前記補正値を決定してもよい。例えば、ワーク形状の異常に関するパラメータとして、隙間や段差などを含み、それぞれのパラメータの値に対して、補正値が対応付けられた対応テーブル（補正情報）が用いられる。補正部は、開先情報に基づいて、このパラメータの値（例えば隙間や段差の値）を特定し、このパラメータの値に対応する補正値を、対応テーブルを参照して決定する。
【００１２】
これにより、溶接対象区間に発生し得るワーク形状の異常に対して、事前に補正値が設定され、ワーク形状の異常に応じて適切な補正値が用いられて溶接パラメータの指令値が決定されるため、溶接の精度を高めつつ、さらに、適応的に閾値を変更しつつ溶接の異常判定を行うため、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶接異常の判定精度を高めることができる制御装置、プログラム、及びロボット制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るアーク溶接異常判定システムを備えたロボット制御システム１の概略構成の一例を示す図である。
【図２】実施形態に係るアーク溶接異常の判定処理に用いられる溶接制御部２１３及び処理部２１４の機能の一例を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るワーク形状の正常又は異常を説明する図である。
【図４】実施形態に係る所定の溶接区間における溶接電流と閾値との関係の一例を示す図である。
【図５】実施形態に係る所定の溶接区間の一例を示す図である。
【図６】実施形態に係るワーク形状が異常時の溶接電流に対する補正後の指令値の一例を示す図である。
【図７】実施形態に係る隙間を示すギャップＧと、溶接時刻との関係を示す図である。
【図８】実施形態に係る隙間と補正値との関係を示すアダプティブ溶接条件テーブルの一例を示す図である。
【図９】実施形態に係る閾値の調整の一例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る異常判定手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００１６】
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るアーク溶接異常判定システムを備えたロボット制御システム１の概略構成の一例を示す図である。図１は、ロボット制御システム１の機能ブロックの一例を含む図でもある。ロボット制御システム１は、プログラム制御された多関節ロボットによってワークＷにアーク溶接（以下、単に「溶接」とも称す。）を行うものである。ロボット制御システム１は、ロボット（例えばマニピュレータ）１０と、ロボット制御装置２０と、入出力端末３０と、溶接電源等を含む溶接機４０と、レーザセンサＬＳと、センサ制御装置１５とを備える。ロボット制御装置２０及びロボット１０が、開示する「ロボット制御システム」の最小構成であるが、入出力端末３０、溶接機４０、レーザセンサＬＳ、及びセンサ制御装置１５の少なくとも１つを含んで「ロボット制御システム」を構成してもよい。なお、ロボット制御装置２０及び入出力端末３０は、互いに一体に構成されてもよいし、図１に示したように互いに別体で構成されてもよい。
【００１７】
ロボット制御システム１は、例えば、ロボット制御装置２０と各種装置とを互いに接続する各種ケーブルを備え、ロボット制御装置２０は各種装置と通信を行う。また、ロボット制御システム１は、後述の溶接ワイヤ１４とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧Ｖｓを供給するための電源ケーブル等も備える。
【００１８】
（ロボット１０）
ロボット１０は、ロボット制御装置２０、入出力端末３０および溶接機４０による制御によってワークＷにアーク溶接を行うものである。ロボット１０は、サーボ制御部２３により出力される移動命令により制御されるロボットモータ１０１を含む。このロボットモータ１０１の駆動により多関節アームの移動等が制御される。また、ロボット１０は、多関節アームの先端に連結された溶接トーチ１３と、多関節アーム等に固定されたワイヤ送給装置と、作業台１１とを有している。
【００１９】
多関節アームの一端（先端）が溶接トーチ１３に連結されて、溶接トーチ１３の先端には、溶加材としての溶接ワイヤ１４が露出している。溶接トーチ１３は、溶接ワイヤ１４の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、そのアークの熱で溶接ワイヤ１４およびワークＷを溶融させることにより、ワークＷに対してアーク溶接を行うものである。溶接トーチ１３は、ケーブルに電気的に接続されたコンタクトチップ（図示せず）を有している。コンタクトチップ（以下、「チップ」とも称す。）は、ケーブルから供給される溶接電圧Ｖｓを溶接ワイヤ１４に供給するように構成される。なお、このコンタクトチップの消耗により、後述する溶接パラメータの計測値が、交換直後の計測値と比べて異なるように変動する。
【００２０】
（レーザセンサＬＳ）
レーザセンサＬＳは、レーザの発光及び受光によりワークＷの形状を計測する手段であり、例えばワークＷまでの距離を測定する走査型のレーザセンサである。例えば、レーザセンサＬＳは、溶接トーチ１３に搭載され、溶接トーチ１３が溶接線に沿って進行する方向側における開先開放部位（すなわち、未溶接部位）の距離を測定する。レーザセンサＬＳは、レーザをワークＷに向けて発光する発光部と、ワークＷで反射したレーザを受光する受光部等（ともに図示しない）を備える。発光部により発光されたレーザは、ワークＷで乱反射され、受光部で受光される。受光部は、例えばＣＣＤラインセンサにより構成されており、受光量分布の重心位置からワークＷまでの距離を測定する。
【００２１】
（センサ制御装置１５）
センサ制御装置１５は、レーザセンサＬＳを駆動制御し、溶接トーチ１３の目標位置（目標座標）を求める過程で、測定される測距データ（距離情報）からギャップ量、開先面積、断面形状等の少なくとも１つを含む開先情報をリアルタイムで計算する。センサ制御装置１５は、目標位置（目標座標）の送信と併せて、溶接継手の断面形状を含む開先情報もロボット制御装置２０に送信する。なお、ここでいう開先情報は、溶接対象の母材間の形状情報を意味しており、必ずしも母材間に溝がなくてもよく、例えば、溝が無い突合せ溶接、隅肉溶接等の母材間の形状を含む情報である。センサ制御装置１５では、溶接対象の形状不良を検知することができればよいため、母材間に溝がなくても、精度不良や母材の熱収縮などで母材間に生じたギャップ等の情報を開先情報に含めることにする。
【００２２】
センサ制御装置１５は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、各種の開先形状に応じて用意された複数の画像解析プログラムや、各種データを記憶するメモリ等を備えるコンピュータを含む。センサ制御装置１５は、開先情報を取得する手段に相当する。センサ制御装置１５は、画像解析により先の特徴点や物理量（開先に応じたギャップ量、開先角度、開先面積等）を含む開先情報を取得し、取得された特徴点をつなぎ合わせることにより溶接トーチ１３の３次元軌道を生成する。
【００２３】
生成された３次元軌道において、その接線ベクトルが進行方向ベクトルと定義される。センサ制御装置１５は、開先情報（例えば特徴点）に対して、開先内にある特徴線を基準角度と定義して、基準角度に対する目標相対角度を与えることにより、進行方向ベクトルとあわせて、開先に対する溶接トーチ１３の目標姿勢を生成する。ここで、レーザセンサＬＳより得られた測距データに基づく開先情報では、開先座標系に対する特徴点の位置・姿勢が計算される。そこで、ロボット制御装置２０は、ロボット座標系における溶接トーチ１３の現在座標を、センサ制御装置１５に送信する。
【００２４】
センサ制御装置１５は、受信した溶接トーチ１３のロボット座標系の現在座標、画像解析により取得された特徴点座標、予め付与されている速度（速度データ）により、ロボット座標系での目標位置（すなわち、目標座標）を演算し、ロボット制御装置２０に送信する。
【００２５】
ここで、レーザセンサＬＳ及びセンサ制御装置１５は、カメラなどの撮像装置及び撮像制御装置にそれぞれ置換されてもよい。本開示の技術においては、溶接対象区間において、これから溶接を行う先の開先情報が取得できればよいため、撮像装置において、開先部分を撮像し、撮像制御装置において画像解析を行うことで、センサ制御装置１５と同様に、撮像制御装置は、開先情報を取得することが可能である。取得された開先情報はロボット制御装置２０に送信される。
【００２６】
（ロボット制御装置２０）
ロボット制御装置２０では、溶接に用いられる教示データから生成した補間点を、受信した目標位置（目標座標）に置き換えて、ロボット１０を動作させる。ここで、レーザセンサＬＳを用いたアダプティブ溶接機能では、ロボット制御装置２０は、予め設定したアダプティブ溶接条件テーブルを参照し、開先情報に応じて溶接電源４０１に指令する溶接条件に含まれる溶接パラメータ（たとえば、溶接電流や溶接電圧）をリアルタイムに変更できる。例えば、開先情報としてのギャップ量Ｇに応じて溶接条件の１つである溶接電流を変化させるアダプティブ溶接条件テーブルが設定されている。この例では、ギャップ量Ｇに応じて、溶接電流Ｉｓがステップ変化したり、線形変化したりする。
【００２７】
ロボット制御装置２０は、上述したアダプティブ溶接機能を有する制御部２１からの指示に従ってロボット１０および溶接機４０を制御する。ロボット制御装置２０は、さらに、溶接パラメータの計測値を用いて溶接異常の閾値判定行う。上述したアダプティブ溶接処理や異常判定処理を行うため、ロボット制御装置２０は、制御部２１と、記憶部２２と、サーボ制御部２３とを含む。
【００２８】
記憶部２２は、溶接条件記憶部２２Ａ、プログラム記憶部２２Ｂ、及びサンプリングバッファ２２Ｃを含み、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能である。
【００２９】
溶接条件記憶部２２Ａは、例えば、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓ、ワイヤ送給速度Ｖｆおよび溶接速度Ｖｗのそれぞれの設定値（指令値）、溶接異常の閾値判定に用いる閾値等が記憶される。また、溶接条件記憶部２２Ａは、上述したような、ワーク形状の異常に関するパラメータ（ギャップや段差など）の各値と、これらの値に対応する溶接パラメータ（溶接電流又は溶接電圧）の補正値とを対応付けたアダプティブ溶接条件テーブルを記憶してもよい。
【００３０】
プログラム記憶部２２Ｂは、多関節アームの動作を制御する制御プログラムや、閾値判定に用いる判定プログラム等を記憶している。制御プログラムや判定プログラムは、例えば、ＲＯＭ（read only memory）に格納されている。また、プログラム記憶部２２Ｂは、ロボット１０の溶接作業の手順が教示された１または複数の作業プログラムを記憶する。１または複数の作業プログラムは、例えば、ハードディスクに格納されている。
【００３１】
サンプリングバッファ２２Ｃは、判定プログラムが実行されることにより生成される各種データを記憶する。これらの各種データは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）に格納される。
【００３２】
各種データは、例えば、溶接時における溶接電流Ｉｓの計測値、溶接機４０から得られる溶接電圧Ｖｓの計測値、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値、溶接速度Ｖｗの計測値などの溶接パラメータの計測値である。
【００３３】
サーボ制御部２３は、ロボット１０の各ロボットモータ１０１を制御するものである。サーボ制御部２３は、作業プログラムに記載の移動命令と、ロボット１０のエンコーダからの位置情報とに基づいて、ロボット１０の各ロボットモータ１０１を制御する。移動命令には、例えば、移動開始命令、移動停止命令、作業経路（教示データ）、およびセンサ制御装置１５から受信したロボット座標系での目標位置に基づくトーチ姿勢などが含まれ得る。また、サーボ制御部２３は、ロボット１０のエンコーダからの位置情報に基づいて溶接速度Ｖｗを導出（計測）する。サーボ制御部２３は、溶接速度Ｖｗを制御部２１に出力する。
【００３４】
制御部２１は、入出力端末３０から入力された作業指令に基づいて、作業プログラムやアーク溶接異常の判定プログラムを読み出し、その内容を解析する解析部２１１を有している。解析部２１１は、解析結果に基づいて、これらのプログラムに記載の指示に対応する命令通知を生成する。
【００３５】
制御部２１は、解析部２１１で生成された命令通知の内容に応じて、移動命令や溶接命令を出力する実行部２１２を有している。実行部２１２は、例えば、溶接機４０から入力されたモニタ情報（例えば、アーク発生通知）に応じて、異常判定プログラムに基づく監視を開始する通知（監視開始通知）を生成する。また、実行部２１２は、例えば、溶接距離に応じて、判定プログラムに基づく監視を終了する通知（監視終了通知）を生成してもよいし、レーザセンサＬＳからの測距データを用いて溶接終了位置を特定して、監視終了通知を生成するようにしてもよい。なお、溶接距離は、例えば、溶接速度Ｖｗ×アーク時間Ａｔにより導出される。実行部２１２は、サーボ制御部２３から入力された溶接速度Ｖｗと、アーク発生通知を受け取ってからの時間（アーク時間）とを用いて溶接距離を導出する。
【００３６】
制御部２１は、実行部２１２で生成された溶接命令に基づいて、溶接機４０に電圧指令値及び電流指令値を出力する溶接制御部２１３を有している。溶接制御部２１３は、例えば、溶接命令とともに電圧指令値や電流指令値を溶接機４０の溶接電源４０１に通知する。溶接制御部２１３は、図２を用いて説明するが、上述したとおり、アダプティブ溶接機能を有し、溶接対象の開先情報に応じて適応的に溶接パラメータの指令値（例えば電圧指令値や電流指令値）を補正する。溶接パラメータの指令値の補正に用いられた補正値は、処理部２１４に通知される。
【００３７】
制御部２１は、実行部２１２からの監視開始通知に従って、アーク溶接の異常判定プログラムを実行する処理部２１４を有している。処理部２１４は、図２を用いて後述するが、サンプリングバッファ２２Ｃに記憶された溶接パラメータの計測値と、閾値とを用いて溶接の異常判定を行う。閾値について、処理部２１４は、開先情報に応じて補正された溶接パラメータの値に応じて異常判定に用いる閾値を適宜調整する。よって、この調整された閾値を用いることで、溶接パラメータの指令値の補正を考慮した閾値判定が行われる。なお、処理部２１４は、異常判定に用いる閾値等は、溶接条件記憶部２２Ａから取得してもよい。
【００３８】
制御部２１は、溶接機４０と通信をすることにより、溶接機４０と同期をとり、例えば、アーク溶接の開始や終了、溶接電圧Ｖｓの設定、または、ワイヤ送給速度Ｖｆの設定を指示する。また、制御部２１は、溶接機４０にワイヤ送給装置の制御を指示し、溶接機４０からワイヤ送給装置に対して溶接ワイヤ１４を、例えば、アーク溶接の開始や終了、または、溶接電圧Ｖｓ等の設定を指示する。
【００３９】
（入出力端末３０）
入出力端末３０は、作業者がロボット１０の動作を教示する装置である。入出力端末３０は、例えば、コンピュータ等であり、一般的なコンピュータに含まれる制御部、表示部、入力部、通信部および記憶部を有している。
【００４０】
入出力端末３０の表示部は、映像信号が入力されると、映像を表示する。例えば、アーク溶接の異常判定結果を示すグラフなどが表示される。入出力端末３０の入力部は、作業者からの教示を受け付け、作業者の操作に応じて入力信号を生成し、制御部に出力する。入出力端末３０の通信部は、ケーブルを介してロボット制御装置２０と通信を行い、制御部からの作業指令を、ロボット制御装置２０に送信する。また、この通信部は、ロボット制御装置２０からの監視情報を受信して、制御部に出力する。入出力端末３０の記憶部は、各種のモードで種々の表示や作業指示を可能にする教示プログラムを記憶する。教示プログラムは、例えば、ＲＯＭに格納されている。
【００４１】
入出力端末３０の制御部は、映像信号を生成し、表示部に出力すると共に、必要に応じて作業指令を生成し、通信部に出力する。制御部は、読み出した教示プログラムに従って映像信号を生成したり、必要に応じて作業指令を生成したりする。例えば、制御部は、通信部から監視情報を取得したときには、取得した監視情報を表示するための映像信号を生成する。
【００４２】
（溶接機４０）
溶接機４０は、ロボット制御装置２０による制御に基づいて、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓおよびワイヤ送給速度Ｖｆ等を制御することにより、溶接ワイヤ１４の先端とワークＷとの間にアークを発生させる。溶接機４０は、溶接電源４０１や、溶接監視部４０２等を有している。
【００４３】
溶接機４０は、ロボット制御装置２０からの溶接命令に基づいて、ワイヤ送給装置の動作を制御する。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、電圧指令、電流指令、ワイヤ送給の開始命令、ワイヤ送給の停止命令、およびワイヤ送給速度Ｖｆの設定値などが含まれ得る。
【００４４】
溶接電源４０１は、例えば、デジタルインバータ回路を有しており、外部から入力される商用電源（例えば３相２００Ｖ）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御を行う。すなわち、溶接電源４０１は、溶接トーチ１３とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧Ｖｓを供給する。溶接電源４０１は、ロボット制御装置２０からの電圧指令値及び電流指令値に従って、溶接電流Ｉｓ及び溶接電圧Ｖｓを制御する。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、電流指令に含まれる溶接電流Ｉｓの設定値、又は電圧指令に含まれる溶接電圧Ｖｓの設定値などが含まれ得る。
【００４５】
溶接監視部４０２は、溶接トーチ１３とワークＷとの間に流れる溶接電流Ｉｓや、溶接トーチ１３とワークＷとの間の溶接電圧Ｖｓを計測する。溶接監視部４０２は、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓのそれぞれの計測値を、ロボット制御装置２０のサンプリングバッファ２２Ｃに出力する。また、溶接監視部４０２は、ワイヤ送給装置のモータから出力されたパルス（または、上記のパルスの代わる何らかの信号）に基づいて、ワイヤ送給速度Ｖｆを計測し、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値をロボット制御装置２０のサンプリングバッファ２２Ｃに出力する。
【００４６】
（アーク溶接異常の判定処理）
図２は、実施形態に係るアーク溶接異常の判定処理に用いられる溶接制御部２１３及び処理部２１４の機能の一例を示すブロック図である。図２に示す例では、溶接制御部２１３は、指令値制御部３０２、形状判定部３０４、及び補正部３０６を含み、処理部２１４は、事前判定部３５２、調整部３５４、異常判定部３５６、及び出力部３５８を含む。
【００４７】
指令値制御部３０２は、溶接対象区間に対して、実行部２１２で生成された溶接命令に基づいて、溶接機４０に出力する溶接パラメータの指令値を制御する。溶接パラメータの指令値は、例えば電圧指令値、電流指令値などである。また、指令値制御部３０２は、後述する補正部３０６により決定された補正値を用いて溶接パラメータの指令値を補正する。例えば、指令値制御部３０２は、元の指令値に補正値を加算することで、補正後の指令値を算出する。この場合、補正後の指令値が溶接機４０に出力される。
【００４８】
形状判定部３０４は、レーザセンサＬＳから取得される測距データ又は撮像装置から取得される画像情報に基づく溶接対象の開先情報を用いて、ワーク形状の異常を判定する。ワーク形状の異常について、溶接継手に所定値以上のギャップや段差があれば、異常と判定される。これにより、異常と判定された場合にのみ、指令値に対する補正処理を実行することが可能になる。
【００４９】
補正部３０６は、ワーク形状の異常が判定された場合に、異常の度合いに応じて、溶接パラメータの指令値に対する補正値を決定する。例えば、補正部３０６は、開先情報から補正値を算出する関数などを用いて、ギャップや段差などの開先情報の値に対応する補正値を取得することで、補正値を決定することが可能である。
【００５０】
なお、補正部３０６は、ワーク形状の異常判定をせずに、開先情報の値に応じて、アダプティブ溶接条件テーブルを参照し、ギャップや段差などの開先情報の値に対応する補正値を決定してもよい。これにより、ワーク形状の異常判定処理を省略することで、迅速な溶接処理を行うことができる。
【００５１】
事前判定部３５２は、溶接対象区間に対して、溶接の異常判定に用いる閾値が設定されているか否かを判定してもよい。例えば、事前判定部３５２は、溶接作業前に溶接対象区間の特定情報などを取得することで、溶接異常の判定のための閾値が設定された判定区間であるか否かを判定する。事前判定部３５２は、判定結果を形状判定部３０４又は調整部３５４に出力する。
【００５２】
例えば、形状判定部３０４によりワーク形状の異常判定が行われる場合、事前判定部３５２により、溶接対象区間が、閾値が設定されている区間であると判定されると、形状判定部３０４は、ワーク形状の異常の判定処理を開始する。また、ワーク形状の異常判定を行わず、開先情報を用いて補正値が決定される場合、事前判定部３５２により、溶接対象区間が、閾値が設定されている区間であると判定されると、調整部３５４は、閾値の調整処理を開始する。
【００５３】
これにより、溶接対象区間には、事前に閾値が設定された区間と、閾値が設定されていない区間とがあるが、事前に閾値が設定された区間に対して、適応的に閾値を変更しつつ溶接の異常判定を行うため、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００５４】
調整部３５４は、補正部３０６により決定された補正値に基づいて、溶接の異常判定に用いる閾値を調整する。例えば、調整部３５４は、溶接をしながら適応的に補正される溶接パラメータの指令値の補正値を用いて、その時点で使用される閾値を調整する。より具体的には、溶接パラメータとして溶接電流を用いる場合、調整部３５４は、溶接区間のギャップが大きくなるにつれて、溶接電流の指令値を上げるための補正値が大きくなり、この補正値を、閾値にその都度加算することで補正値の調整を行う。
【００５５】
異常判定部３５６は、調整部３５４により調整された閾値と、閾値の調整に対応して計測された溶接パラメータの計測値とを用いて、アーク溶接の異常判定を行う。例えば、閾値として、上限閾値と下限閾値とがあれば、異常判定部３５６は、計測された溶接パラメータの計測値がこの上限閾値と下限閾値との間に含まれるか否かを判定する。異常判定部３５６は、判定結果が肯定であれば（計測値が上限閾値と下限閾値との間に含まれれば）、溶接異常なしと判定し、判定結果が否定であれば（計測値が上限閾値と下限閾値との間を逸脱すれば）、溶接異常ありと判定する。
【００５６】
出力部３５８は、異常判定部３５６による異常判定の結果を、例えば入出力端末３０に出力する。また、出力部３５８は、異常判定の結果を示す結果情報を、予め設定された送信先に送信するようにしてもよい。
【００５７】
これにより、溶接パラメータの指令値に対して適応的に調整される補正値に対応して、溶接の異常判定に用いる閾値も適応的に調整されるため、調整後の溶接パラメータの指令値に適した閾値を用いて、溶接の異常判定を行うことが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００５８】
また、補正部３０６は、ワーク形状の異常に関するパラメータの各値と、この各値に対応するそれぞれの補正値とが対応付けられた補正情報に基づいて、補正値を決定してもよい。例えば、ワーク形状の異常に関するパラメータは、隙間や段差などのいずれかのパラメータを含み、それぞれのパラメータの値に対して、補正値が対応付けられたアダプティブ溶接条件テーブル（補正情報）が用いられる。補正部３０６は、開先情報に基づいて、このパラメータの値（例えば隙間や段差の値）を特定し、このパラメータの値に対応する補正値を、アダプティブ溶接条件テーブルを参照して決定する。
【００５９】
これにより、溶接対象区間に発生し得るワーク形状の異常に対して、事前に補正値が設定され、ワーク形状の異常に応じて適切な補正値が用いられて溶接パラメータの指令値が決定されるため、溶接の精度を高めつつ、さらに、適応的に閾値を変更しつつ溶接の異常判定を行うため、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００６０】
なお、溶接パラメータの一例として、溶接電流を用いて説明したが、溶接電圧や送給負荷（＝モータの定格電流／モータ電流×１００）等の他のパラメータが用いられてもよい。また、溶接制御部２１３において指令値を出力する溶接パラメータと、溶接の異常判定に用いる溶接パラメータは異なっていてもよい。例えば、溶接制御部２１３は、溶接電流の指令値を出力するが、異常判定部３５６において使用される溶接パラメータは、送給負荷であってもよい。
【００６１】
＜具体例＞
以下、図３から図９を用いて、開示された溶接異常の判定処理について説明する。以下に示す例では、溶接制御部２１３による制御対象、及び異常判定部３５６による判定対象は溶接電流であるとする。
【００６２】
図３は、実施形態に係るワーク形状の正常又は異常を説明する図である。図３（Ａ）は、母材４００同士の継手に隙間や段差がなく、ワーク形状が正常であることを示す。他方、図３（Ｂ）は、母材４００同士の継手に隙間（ギャップ）があり、ワーク形状に異常があることを示す。なお、ギャップＧは、徐々に大きくなる例を示すが、この例に限られない。
【００６３】
図４は、実施形態に係る所定の溶接区間における溶接電流と閾値との関係の一例を示す図である。図４に示す例では、溶接電流Ｉｓは、所定の溶接区間において溶接開始から溶接終了までの溶接電流の変移（電流波形）を示す。また、溶接電流Ｉｓは、ワーク形状が正常時に、複数回の溶接時の溶接電流が計測され、その平均値を示してもよい。閾値Ｔｈ１は、溶接電流の変移に対する上限閾値の変移（閾値波形）を示し、閾値Ｔｈ２は、溶接電流の変移に対する下限閾値の変移を示す。
【００６４】
図５は、実施形態に係る所定の溶接区間の一例を示す図である。図５に示す例は、ワークＷとして、２枚の母材４００が互いに平行となるように、２枚の母材４００の端部同士が互いに接触するように溶接ビード４１０が形成された例である。溶接監視部４０２は、図５に示すような溶接区間の溶接開始から溶接終了までの溶接パラメータを計測する。
【００６５】
図６は、実施形態に係るワーク形状が異常時の溶接電流に対する補正後の指令値の一例を示す図である。図７は、実施形態に係る隙間を示すギャップＧと、溶接時刻との関係を示す図である。図８は、実施形態に係る隙間と変更量（補正値）との関係を示すアダプティブ溶接条件テーブルの一例を示す図である。上記図６〜８において、例えば、ワーク形状は、図３（Ｂ）に示すように、ギャップＧが徐々に大きくなる形状異常があるとする。なお、図７に示す溶接時刻は、溶接開始からの距離でもよい。
【００６６】
この場合、図７に示すように、ある時刻において、開先情報から隙間が特定され、補正部３０６は、特定された隙間に基づき、図８に示す溶接条件テーブルを参照することで、補正値を決定する。例えば、隙間が５ｍｍであれば、溶接電流の指令値に対する補正値は、３Ａである。
【００６７】
次に、指令値制御部３０２は、決定された補正値を用いて、溶接命令に含まれる溶接電流の指令値を補正する。例えば、指令値制御部３０２は、正又は負で表される補正値について、正であれば元々設定された指令値に補正値を加算し、負であれば元々設定された指令値から補正値を減算する。このようにして補正された、溶接開始から溶接終了までの溶接電流の指令値が、図６に示す電流波形Ｉｓ２を表している。
【００６８】
図９は、実施形態に係る閾値の調整の一例を示す図である。図９に示す例では、溶接電流Ｉｓ、上限閾値Ｔｈ１、及び下限閾値Ｔｈ２は、図３に示すものと同様であるため、同じ符号を付す。つまり、ワーク形状が正常時の溶接電流の計測値と、その計測値に対する上限閾値及び下限閾値を示す。
【００６９】
上限閾値Ｔｈ３は、上限閾値Ｔｈ１から補正値がその都度加算されて算出され、下限閾値Ｔｈ４は、下限閾値Ｔｈ２から補正値が加算されて算出される。なお、図８に示すアダプティブ溶接条件テーブルの補正値が負の値を示していれば、元の上限閾値及び下限閾値から補正値が減算される。
【００７０】
上述した具体例において、異常判定部３５６は、図６に示す補正後の溶接電流の計測値に対し、図９に示す同じ時刻の調整後の上限閾値Ｔｈ３及び下限閾値Ｔｈ４を用いて、溶接の異常判定を行う。これにより、適応的に補正される指令値に応じて、適応的に閾値を調整することで、補正された指令値に対する計測値の異常判定を適切に行うことが可能になる。
【００７１】
＜動作＞
図１０は、実施形態に係る異常判定手順の一例を示すフローチャートである。図１０に示す例では、溶接パラメータの一例として溶接電流が用いられ、ワーク形状の異常を判定するためのパラメータとして隙間が用いられる。
【００７２】
ステップＳ１０２で、事前判定部３５２は、これから溶接を行う対象区間が閾値判定を行う区間（判定区間）か否かを判定する。例えば、事前判定部３５２は、溶接作業前に対象区間の特定情報などを取得することで、溶接異常の判定のための閾値が設定された判定区間であるか否かを判定する。対象区間が判定区間であれば（ステップＳ１０２−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０４に進み、対象区間が判定区間でなければ（ステップＳ１０２−ＮＯ）、処理は終了する。
【００７３】
ステップＳ１０４で、補正部３０６は、溶接部（溶接対象区間）の隙間に応じて、溶接電流の補正値（電流値）を決定する（例えば図８参照）。
【００７４】
ステップＳ１０６で、調整部３５４は、決定された補正値に基づいて、閾値を調整する。閾値の調整の仕方は上述したとおり、例えば、上限閾値及び下限閾値に補正値が加算又は減算される。
【００７５】
ステップＳ１２２で、異常判定部３５６は、溶接異常の閾値判定を行う。出力部３１０は、予め設定された相手先に判定結果を出力する。相手先は、例えば、入出力端末３０や、所定の作業者の端末などである。
【００７６】
上述した異常判定手順により、溶接パラメータの指令値に対して適応的に調整される補正値に対応して、溶接の異常判定に用いる閾値も適応的に調整されるため、調整後の溶接パラメータの指令値に適した閾値を用いて、溶接の異常判定を行うことが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００７７】
また、図９に示す各処理は、コンピュータにより実行される判定プログラムとして実装されてもよい。この判定プログラムは、ロボット制御装置２０にインストールされたり、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体（例えば非一時的な記憶媒体）に記憶されたりし、コンピュータの制御部（例えばプロセッサなど）により実行されることで、上記処理が実現されてもよい。
【００７８】
また、ロボット制御装置２０の制御部２１内の各機能は、入出力端末３０の制御部において機能するように構成されてもよい。この場合、サンプリングバッファ２２Ｃは、ロボット制御装置２０又は入出力端末３０のいずれに含められてもよい。
【００７９】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。例えば、前述した各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更し、または並列に実行することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…ロボット制御システム、１０…ロボット、１１…作業台、１３…溶接トーチ、１４…溶接ワイヤ、１５…センサ制御装置、２０…ロボット制御装置、２１、制御部、２２…記憶部、３０…入出力端末、４０…溶接機、１０１…ロボットモータ、２１１…解析部、２１２…実行部、２１３…溶接制御部、２１４…処理部、３０２…指令値制御部、３０４…形状判定部、３０６…補正部、３５２…事前判定部、３５４…調整部、３５６…異常判定部、３５８…出力部、４０１…溶接電源、４０２…溶接監視部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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