(57)【要約】【課題】溶接区間や溶接条件を問わず、溶接の異常判定を適切に行い、判定精度の向上を図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、溶接時に計測された溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換する変換部と、変換された基準計測値を用いて近似線を算出する算出部と、近似線に基づき、次回以降の計測時における溶接パラメータの基準計測値に対する値を推定する推定部と、推定された基準計測値の推定値と基準値とを用いて、計測値に対する閾値を調整する調整部と、調整された閾値と、次回以降の計測時における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
2020203310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接時に計測された溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換する変換部と、
変換された前記基準計測値を用いて近似線を算出する算出部と、
前記近似線に基づき、次回以降の計測時における前記溶接パラメータの基準計測値に対する値を推定する推定部と、
推定された前記基準計測値の推定値と前記基準値とを用いて、前記計測値に対する閾値を調整する調整部と、
調整された前記閾値と、次回以降の計測時における前記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】
前記算出部は、
前記溶接パラメータの基準計測値が所定条件を満たす場合、前記近似線をリセットする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記所定条件は、前記溶接パラメータの第１基準計測値と、前記第１基準計測値よりも過去の第２基準計測値との差分が所定値以上であることを含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記所定条件は、前記所定値以上と判定された後に計測され、変換された基準計測値を用いて、前記第１基準計測値が異常値ではないと判定されることを含む請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
コンピュータに、
記憶部に記憶された、溶接時における溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換する変換ステップと、
変換された前記基準計測値を用いて近似線を算出するステップと、
前記近似線に基づき、次回以降の計測時における前記溶接パラメータの基準計測値に対する値を推定するステップと、
推定された前記基準計測値の推定値と前記基準値とを用いて、前記計測値に対する閾値を調整するステップと、
調整された前記閾値と、次回以降の計測時における前記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６】
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、
溶接時に計測された溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換する変換部と、
変換された前記基準計測値を用いて近似線を算出する算出部と、
前記近似線に基づき、次回以降の計測時における前記溶接パラメータの基準計測値に対する値を推定する推定部と、
推定された前記基準計測値の推定値と前記基準値とを用いて、前記計測値に対する閾値を調整する調整部と、
調整された前記閾値と、次回以降の計測時における前記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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２６８７７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、多品種少量生産を行うような現場では、異なる複数の溶接区間を１つのラインで溶接しなければならない。このとき、あるラインにおいて溶接の異常を判定する場合、所定の溶接区間のために設定された閾値を他の溶接区間に用いても、溶接区間が異なれば溶接条件も変わり、ある溶接条件によっては不適当な閾値が用いられることもあるため、適切な異常判定を行うことはできない。
【０００６】
また、異なる溶接区間ごとに閾値を設定することが考えられるが、溶接回数が増加するにつれ、溶接時に用いられる部品の消耗等に起因して、閾値設定時に計測された溶接パラメータの値とは異なる値が計測されるようになる。この場合、溶接の異常判定処理において、閾値設定時の溶接パラメータの計測値に基づく閾値が使用され続けるため、部品の消耗等により変動した正常な溶接パラメータの計測値であっても、この閾値を逸脱して溶接異常と判定されてしまうことがある。
【０００７】
したがって、異なる溶接区間、又は異なる溶接条件による溶接を１つのラインで行うような現場では、溶接の異常判定を適切に行うことができず、判定精度は作業者にとって望ましいものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、溶接区間や溶接条件を問わず、溶接の異常判定を適切に行い、判定精度の向上を図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】
【０００９】
本発明の一態様に係る制御装置は、溶接時に計測された溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換する変換部と、変換された前記基準計測値を用いて近似線を算出する算出部と、前記近似線に基づき、次回以降の計測時における前記溶接パラメータの基準計測値に対する値を推定する推定部と、推定された前記基準計測値の推定値と前記基準値とを用いて、前記計測値に対する閾値を調整する調整部と、調整された前記閾値と、次回以降の計測時における前記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。
【００１０】
この態様によれば、溶接区間が異なることによる溶接条件の違いを吸収すべく、溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換し、変換後の基準計測値を用いて溶接異常の閾値判定を行うことにより、溶接区間や溶接条件を問わず、溶接異常の閾値判定を適切に行うことが可能になる。さらに、この態様によれば、溶接回数の増加に伴い変動する溶接パラメータの基準計測値に対して近似線を求め、この近似線を用いて次回以降に用いられる溶接パラメータの値を推定し、この溶接パラメータの推定値に基づき、推定の度に適切に調整される閾値を用いて溶接異常判定を行うことにより、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００１１】
例えば、電流指令値が１００Ａや２００Ａの異なる溶接区間における計測値がそれぞれ１１０Ａ、１９５Ａの場合、基準値を１００Ａとしたときの計測値に換算して基準計測値が算出される（（１００／１００）×１１０、（１００／２００）×１９５）。よって、同じ尺度の基準計測値を用いて、同じ尺度の閾値による閾値判定を可能にすることで、溶接区間や溶接条件を問わずに適切に溶接異常の判定を行うことができる。また、コンタクトチップが消耗することにより、溶接電流の計測値は変動する（アーク長が長くなることで溶接電流値が下がる）が、この変動傾向を用いて推定される溶接電流値に基づいて閾値を調整することができる。これにより、溶接をする際に適切に調整された閾値を用いて溶接異常の判定を行うことができるので、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００１２】
上記態様において、算出部は、溶接パラメータの基準計測値が所定条件を満たす場合に近似線をリセットしてもよい。これにより、溶接パラメータの基準計測値を用いてコンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００１３】
上記態様において、所定条件は、溶接パラメータの第１基準計測値と、第１基準計測値よりも過去に計測された溶接パラメータの第２基準計測値との差分が所定値以上であることを含んでもよい。これにより、近似線のリセットのための適切な条件を用いることで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。これは、消耗品が交換されると、消耗品の劣化による溶接パラメータの変動要因がなくなるため、溶接パラメータの基準計測値が交換直後に計測され、変換される基準計測値に戻ることに着目している。この戻りに伴う溶接パラメータの基準計測値の変化をとらえることで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換をより適切に自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００１４】
上記態様において、所定条件は、所定値以上と判定された後に計測され、変換された基準計測値を用いて、第１基準計測値が異常値ではないと判定されること含んでもよい。これにより、溶接パラメータの基準計測値の変化が大きい場合であっても、すぐに消耗品の交換が行われたと推定するのではなく、異常による変化を判定することで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換をより適切に自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶接区間や溶接条件を問わず、溶接の異常判定を適切に行い、判定精度の向上を図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】
【００１６】
【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】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】実施形態に係る近似線の一例を示す図である。
【図６】実施形態に係る閾値の調整量の一例を示す図である。
【図７】実施形態に係る閾値の調整の一例を示す図である。
【図８】実施形態に係るコンタクトチップの交換に伴う溶接電流の変動の一例を示す図である。
【図９】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】
【００１７】
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。
【００１８】
＜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や溶接機４０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。
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
（ロボット制御装置２０）
ロボット制御装置２０は、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を行う。上述した処理を行うため、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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のそれぞれの指令値（設定値）、溶接異常の閾値判定に用いる閾値等が記憶される。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（教示点）、および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。
【００２９】
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の異常を判定する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。
【００３０】
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、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）を生成する。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。
【００３１】
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。
【００３２】
制御部２１は、実行部２１２からの監視開始通知に従って、アーク溶接の異常を判定する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を用いて基準計測値に変換し、この基準計測値を用いて近似線を算出し、この近似線を用いて次回以降の溶接パラメータの基準計測値を推定する。この推定された溶接パラメータの推定値を用いて異常判定に用いる閾値が適宜調整され、この調整された閾値が用いられることで、消耗品等による溶接パラメータの変動を考慮した閾値判定が行われる。
【００３３】
また、溶接制御部２１３からの様々な指令値に対する計測値の違いを吸収するため、計測値が基準値を用いて基準計測値に変換される。つまり、溶接区間が異なることで溶接条件が異なるが、この溶接条件の違いを吸収し、同じ尺度の閾値で比較が行われる。例えば、各溶接条件で計測された溶接パラメータの計測値が正規化される。なお、処理部２１４は、異常判定に用いる条件等を、溶接条件記憶部２２Ａから取得してもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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（指令値）、又は電圧指令に含まれる溶接電圧Ｖｓの設定値（指令値）などが含まれ得る。
【００４１】
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。
【００４２】
（アーク溶接の異常判定処理）
図２は、実施形態に係る処理部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、処理部２１４は、第１変換部３００、算出部３０２、推定部３０４、調整部３０６、第１判定部３０８、出力部３１０、及び第２判定部３１２を含む。
【００４３】
第１変換部３００は、溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換する。これは、溶接パラメータの指令値（設定値）が違う場合であっても、同じ尺度で閾値判定ができるようにするためである。例えば、溶接パラメータの一例として、溶接電流を用いる場合、電流指令値が１５０Ａ、２００Ａの２つの異なる溶接区間があり、それぞれの計測値が１４０Ａ、２１０Ａであったとする。このとき、第１変換部３００は次の式（１）を用いて基準計測値を求める。
基準値／電流指令値×計測値＝基準計測値  ・・・式（１）
【００４４】
第１変換部３００は、基準値を１００Ａにして上記例を用いると、１つ目の基準計測値として、９３Ａ（＝１００／１５０×１４０）、２つ目の基準計測値として、１０５Ａ（＝１００／２００×２１０）を算出する。例えば、第１変換部３００は、基準値を用いて、各計測値を正規化し、正規化後の計測値を基準計測値として用いてもよい。変換された基準計測値は、算出部３０２に出力される。
【００４５】
算出部３０２は、第１変換部３００により変換された基準計測値を用いて近似線（近似曲線又は近似直線）を算出する。例えば、算出部３０２は、溶接パラメータの一例である溶接電流を用いて、或る溶接区間において計測された溶接電流の基準計測値の平均値を用いて、この平均値の近似線を算出する。具体的には、算出部３０２は、一例として、その溶接区間における溶接電流の基準計測値の平均値を縦軸に、溶接回数を横軸にするグラフに対し、変換された溶接電流の基準計測値をプロットし、これらのプロット値から溶接電流の近似線を算出する。近似線の算出方法は、公知の方法のいずれかを用いればよい。
【００４６】
推定部３０４は、算出部３０２により算出された近似線に基づき、次回以降の計測時における溶接パラメータの基準計測値に対する値を推定する。例えば、推定部３０４は、ｎ回目までの計測で算出された溶接パラメータの近似線を用いて、ｎ＋１回目以降の計測時における溶接パラメータの基準計測値の推定値を求める。すなわち、推定部３０４は、ｎ＋１回目だけの推定値を求めてもよいし、ｎ＋１回目以降の所定個の推定値を求めてもよいし、ｎ＋２回目以降の任意の回数の推定値を求めてもよい。
【００４７】
調整部３０６は、推定部３０４により推定された溶接パラメータの基準計測値に対する推定値と、基準値とを用いて、アーク溶接の異常判定に用いる閾値を調整する。調整部３０６は、元の尺度で閾値判定を行うための第２変換部３０７を有する。例えば、調整部３０６は、推定部３０４により推定された推定値と、前回の基準計測値との差分値を求め、この差分値を基準閾値調整量とする。第２変換部３０７は、この基準閾値調整量に対して、次の式（２）を用いて元の尺度に対する閾値調整量に変換する。
電流指令値／基準値×基準閾値調整量＝閾値調整量  ・・・式（２）
【００４８】
電流指令値は、次回に設定される電流指令値であり、例えば、電流指令値が３００Ａであり、基準閾値調整量が１０Ａであると、閾値調整量は、３０Ａ（＝３００／１００×１０）である。調整部３０６は、この閾値調整量用いてアーク溶接の異常判定に用いる閾値を調整する。具体的には、調整部３０６は、一例として、ｎ＋１回目の溶接電流の推定値と、ｎ回目の計測値との差分値（基準閾値調整量）から閾値調整量を求め、この閾値調整量を、溶接電流の上限閾値及び下限閾値に反映する。一般的に溶接回数を重ねるごとに、コンタクトチップの消耗等によりアーク長が長くなることで溶接電流は減少するため、調整部３０６は、この閾値調整量を上限閾値又は下限閾値から減算して、それぞれの閾値を調整する。
【００４９】
第１判定部３０８は、調整部３０６により調整された閾値と、次回以降の計測時の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、第１判定部３０８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。第１判定部３０８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。
【００５０】
出力部３１０は、第１判定部３０８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３１０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。
【００５１】
これにより、溶接区間が異なることによる溶接条件の違いを吸収すべく、溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換し、変換後の基準計測値を用いて溶接異常の閾値判定を行うことにより、溶接区間や溶接条件を問わず、溶接異常の閾値判定を適切に行うことが可能になる。すなわち、基準計測値を用いることで、同じ尺度で閾値判定を行うことができるため、溶接区間や溶接条件の違いを吸収することができる。
【００５２】
さらに、上記態様によれば、溶接回数の増加に伴って変動する溶接パラメータに対して近似線を求め、この近似線を用いて次回以降に用いられる溶接パラメータを推定し、この推定された溶接パラメータの値に基づき、推定の度に調整される閾値を用いることで、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００５３】
例えば、コンタクトチップが消耗することにより、溶接電流の計測値は変動する（アーク長が長くなることで溶接電流値が下がる）が、ある程度消耗品が消耗した時点での計測値を用いて異常判定が行われる際に、従来は同じ閾値を用いて異常判定が行われていた。したがって、溶接回数が増えるにつれ、消耗品の消耗等により溶接電流の計測値が減少するが、閾値は事前に設定された閾値が使用され続けるため、正常な計測値であっても事前に設定された下限閾値を下回ることがあり、異常と判定されてしまうことがあった。しかし、上述された異常判定が適用されることで、溶接電流の変動傾向を用いて推定される溶接電流値に基づいて閾値を調整することができ、かつ、溶接をする度に適切に調整される閾値を用いて溶接異常判定を行うことができるので、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００５４】
また、算出部３０２は、第２判定部３１２の判定結果に基づき、溶接パラメータの基準計測値が所定条件を満たす場合に、近似線をリセットしてもよい。ここで、第２判定部３１２は、溶接パラメータの基準計測値が所定条件を満たすか否かを判定する。この所定条件の判定は、以下、「リセット判定」とも称する。
【００５５】
第２判定部３１２は、予め設定されたリセット条件と、溶接パラメータの基準計測値とを用いてリセット判定を行う。リセット条件は、溶接パラメータの基準計測値と所定値との閾値とに基づく条件や、溶接パラメータの基準計測値から導出される値又は式と、所定の値又は式とが同一又は類似するなどの条件が設定されてもよい。第２判定部３１２は、判定結果を算出部３０２に通知する。また、リセット条件として、作業者からのリセット指示が入力されること、溶接回数が所定値を超えることなどを含んでもよい。
【００５６】
これにより、コンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００５７】
また、所定条件は、溶接パラメータの第１基準計測値と、第１基準計測値よりも過去に計測された溶接パラメータの第２基準計測値との差分が所定値以上であることを含んでもよい。例えば、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目の溶接時における溶接電流の平均溶接電流値の基準計測値（第１基準計測値）と、ｍ回目の溶接時における溶接電流の平均溶接電流値の基準計測値（第２基準計測値）との差分を算出する。次に、第２判定部３１２は、この差分値の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。第２判定部３１２は、差分値の絶対値が所定値以上であれば、リセットすると判定し、差分値の絶対値が所定値未満であれば、リセットしないと判定する。第２判定部３１２は、判定結果を算出部３０２に出力する。
【００５８】
これにより、消耗品の交換時に、消耗品の消耗がなくなることによって溶接パラメータの計測値が大きく変化することに着目し、この変化を検出することで、消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００５９】
また、所定条件は、所定値以上と判定された第１基準計測値以降に計測され、変換された溶接パラメータの基準計測値を用いて、第１基準計測値が異常値ではないと判定されることを含んでもよい。例えば、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目の溶接時の溶接電流の基準計測値と、ｍ回目の溶接時の溶接電流の基準計測値との差分値が所定値以上であると判定しても、ｍ＋２、ｍ＋３、ｍ＋４、・・・などの所定回数の溶接時における溶接電流の基準計測値を用いて、ｍ＋１回目の溶接電流の基準計測値が異常値であったか否かを判定する。これにより、溶接パラメータの基準計測値の変動が大きい場合であっても、すぐに消耗品の交換が行われたと推定するのではなく、異常による変動を判定することで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。
【００６０】
判定方法は複数あるが、例えば、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目の溶接電流の基準計測値と、ｍ＋２、ｍ＋３、ｍ＋４、・・・などの所定回数の溶接時における溶接電流の基準計測値の平均値とが、所定範囲内にあれば、ｍ＋１回目の溶接電流の基準計測値は異常値ではなく、消耗品が交換されたと判定し、所定範囲内になければ、ｍ＋１回目の溶接電流は異常値であり、消耗品は交換されていないと判定してもよい。
【００６１】
また、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目以降の溶接電流の基準計測値を用いて算出される近似線が、過去に算出された近似線に類似する場合は、消耗品が交換されたと判定し、近似線同士が類似しない場合は、消耗品が交換されたと判定してもよい。類似判定は、近似線のパラメータ（傾きや切片、所定次数の係数など）の二乗誤差が所定範囲内であれば、第２判定部３１２は、近似線同士が類似すると判定してもよいが、この判定方法以外の方法を用いて近似線同士の類似性を判定してもよい。
【００６２】
これにより、消耗品の交換時に、同じ消耗品が交換されれば近似線は同じような特性を持つことに着目し、近似線同士の類似性を判定することで、消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００６３】
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。
【００６４】
＜具体例＞
以下、図３から図８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。図３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３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基準計測値の変移（電流波形）を示す。また、溶接電流Ｉｓは、複数回の溶接時の溶接電流が計測され、変換された基準計測値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。
【００６５】
図４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４に示す例は、ワークＷとして、２枚の母材４００が互いに直交するように、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４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。
【００６６】
図５は、実施形態に係る近似線の一例を示す図である。図５に示す例では、図４に示す区間の溶接においてＮ回の溶接電流が計測されている。第１変換部３００は、サンプリングバッファ２２Ｃに記憶された各回における溶接電流の計測値の平均値（以下、「平均電流値」とも称す。）を求め、基準計測値に変換する。算出部３０２は、このＮ回の基準計測値から、溶接電流の近似直線を算出する。図５に示す例では、算出部３０２は、例えば最小二乗法を用いて近似直線を求めるが、近似曲線を求めてもよい。
【００６７】
図６は、実施形態に係る閾値の調整量の一例を示す図である。図６に示す例では、算出部３０２がＮ回までの基準計測値を用いて算出した近似直線に基づき、推定部３０４は、Ｎ＋１回目に求められる基準計測値を推定する。調整部３０６は、この推定された値（推定値）を用いて閾値調整量（調整値）を求める。例えば、調整部３０６は、近似直線におけるＮ回目の値と、Ｎ＋１回目の値（推定値）との差分を調整量Ａｊ１とする。
【００６８】
なお、調整量Ａｊ１は、Ｎ回目に求められた基準計測値からの差分でもよいし、１回目の近似直線の値又は１回目の基準計測値からの差分でもよい。調整量としていずれの値から差分を求めるかは、予め決定されて、調整部３０６に設定されていればよい。
【００６９】
図７は、実施形態に係る閾値の調整の一例を示す図である。図７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。
【００７０】
上限閾値Ｔｈ３は、上限閾値Ｔｈ１から調整量Ａｊ１が減算されて算出され、下限閾値Ｔｈ４は、下限閾値Ｔｈ２から調整量Ａｊ１が減算されて算出される。なお、図６に示す調整量Ａｊ１の算出方法が用いられるのであれば、Ｎ＋２以降は、調整された閾値から毎回算出される調整量が減算されて閾値が調整される。また、調整量が初期値からの差分であれば、Ｎ＋２以降も、初期の閾値から調整量が減算されて閾値が調整される。
【００７１】
図８は、実施形態に係るコンタクトチップの交換に伴う溶接電流の変動の一例を示す図である。図８に示す例では、Ｌ回目に基準計測値Ｉｓ２が求められた後、Ｌ＋１回目に基準計測値Ｉｓ４が求められたとする。このとき、第２判定部３１２は、基準計測値Ｉｓ４から基準計測値Ｉｓ２を減算した差分値Ｄ１が所定値以上であるか否かを判定する。
【００７２】
第２判定部３１２は、差分値Ｄ１が所定値以上であれば、Ｌ＋１回目の計測前に、コンタクトチップが交換されたと判定し、判定結果を算出部３０２及び第１判定部３０８に通知する。算出部３０２は、コンタクトチップの交換を示す判定結果を受け取ると、近似線をリセットする。また、第１判定部３０８は、コンタクトチップの交換を示す判定結果を受け取ると、閾値を初期値に戻して溶接異常の閾値判定を行う。
【００７３】
＜動作＞
図９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９に示す例では、消耗品の一例としてコンタクトチップ（チップ）、溶接パラメータの一例として溶接電流が用いられる。
【００７４】
ステップＳ１０２で、第１変換部３００は、サンプリングバッファ２２Ｃに溶接パラメータの新たな計測値(例えば、平均電流値)が入力されたことを検知すると、サンプリングバッファ２２Ｃに記憶された溶接電流の計測値を、基準値及び電流指令値を用いて基準計測値に変換する（例えば式（１）参照）。基準値は、例えば１００Ａとする。
【００７５】
ステップＳ１０４で、第２判定部３１２は、第１変換部３００により変換された基準計測値を用いてリセット判定を行う。第２判定部３１２は、上述した条件を用いてチップの交換がされたと判定すれば（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０６に進み、チップは交換されていないと判定すれば（ステップＳ１０４−ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に進む。
【００７６】
ステップＳ１０６で、算出部３０２は、チップ交換後の溶接回数を示すｍを０にリセットし、近似線をリセットするため削除する。近似線同士の類似性が判定される場合には、削除対象の近似線のパラメータは溶接条件記憶部２２Ａなどに記憶されるようにしてもよい。
【００７７】
ステップＳ１０８で、算出部３０２は、第１変換部３００から溶接パラメータの新たな基準計測値を取得し、回数ｍを１つインクリメントする。
【００７８】
ステップＳ１１０で、第１判定部３０８は、所定回数Ｐが回数ｍと同じ値であるか否かを判定する。所定回数Ｐは、例えば、閾値算出のために使用された回数などである。所定回数Ｐが回数ｍと同じ値であれば（ステップＳ１１０−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１２に進み、所定回数Ｐが回数ｍと同じ値でなければ（ステップＳ１１０−ＮＯ）、処理はステップＳ１１４に進む。
【００７９】
ステップＳ１１２で、算出部３０２は、回数ｍ分の溶接電流の基準計測値を用いて近似線を算出する（例えば図５参照）。
【００８０】
ステップＳ１１４で、第１判定部３０８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、第１判定部３０８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Ｓ１１４−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１６に進み、対象区間が判定区間でなければ（ステップＳ１１４−ＮＯ）、処理は終了する。
【００８１】
ステップＳ１１６で、第１判定部３０８は、所定回数Ｐが回数ｍ未満か否かを判定する。所定回数Ｐ＜回数ｍであれば（ステップＳ１１６−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１２０に進み、所定回数Ｐ＜回数ｍでなければ（ステップＳ１１６−ＮＯ）、処理はステップ１１８に進む。
【００８２】
ステップＳ１１８で、第１判定部３０８は、その溶接区間に対して事前に設定された閾値（閾値波形）を、異常判定に使用することを決定し、閾値判定を行う。
【００８３】
ステップＳ１２０で、調整部３０６は、算出された近似線に基づき閾値の調整量（基準閾値調整量）を算出する（例えば図６参照）。
【００８４】
ステップＳ１２２で、第２変換部３０７は、基準閾値調整量を、次回に設定される電流指令値に対する閾値調整量に変換する（例えば式（２）参照）。
【００８５】
ステップＳ１２４で、調整部３０６は、変換後の閾値調整量を用いて閾値を調整する（例えば図７参照）。
【００８６】
ステップＳ１２６で、第１判定部３０８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。
【００８７】
上述した異常判定手順により、溶接区間が異なることによる溶接条件の違いを吸収すべく、溶接パラメータの計測値を、基準値を用いて基準計測値に変換し、変換後の基準計測値を用いて溶接異常の閾値判定を行うことにより、溶接区間や溶接条件を問わず、溶接異常の閾値判定を適切に行うことが可能になる。また、上述した異常判定手順によれば、溶接回数の増加に伴い変動する溶接パラメータの基準計測値に対して近似線を求め、この近似線を用いて次回以降に用いられる溶接パラメータの値を推定し、この溶接パラメータの推定値に基づき、推定の度に適切に調整される閾値を用いて溶接異常判定を行うことにより、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
上述した実施形態は、算出部３０２は、所定の溶接区間ごとに近似線を算出し、記憶部２２は、各溶接区間に対応付けて近似線を記憶してもよい。この場合、第１判定部３０８は、溶接の対象区間を示す情報に基づいて、記憶部２２に記憶された判定区間か否かを判定してもよい。これにより、溶接区間ごとに近似線を変更することが可能になり、より適切な近似線を用いて溶接異常の判定を行うことで、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。また、消耗品として、コンタクトチップを一例として説明したが、溶接に用いる他の消耗品でもよい。
【００９１】
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】
【００９２】
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、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、３００…第１変換部、３０２…算出部、３０４…推定部、３０６…調整部、３０７…第２変換部、３０８…第１判定部、３１０…出力部、３１２…第２判定部、４０１…溶接電源、４０２…溶接監視部。
【図１】
2020203310.tif 000003
【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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