(57)【要約】【課題】人的効率及び製造効率の向上が可能な溶接システムを提供する。【解決手段】本発明において、制御装置３は、設定データに応じて溶接ロボット２の作動を制御する作動制御部３１と、不良のビードの状態に対応して設定された、溶接ロボット２の溶接条件を変更するための変更用設定データを複数記憶する記憶部３３と、検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、当該不良と判定されたビードの状態に対応する変更用設定データを記憶部３３から選択する選択部３４と、選択部３４により選択された変更用設定データに基づき、設定データを変更する変更部３５と、設定データが変更されるまで溶接対象物への溶接開始を禁止する開始制御部３２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溶接対象物を連続的に溶接する溶接ロボットと、予め設定された設定データに基づいて前記溶接ロボットの溶接条件を制御する制御装置と、前記溶接ロボットにより溶接された前記溶接対象物に対してビードの状態が不良であるか否かを判定する検査装置と、を備える溶接システムであって、
前記制御装置は、
前記設定データに応じて前記溶接ロボットの作動を制御する作動制御部と、
前記ビードの不良状態に対応して設定された、前記溶接条件を変更するための変更用設定データを複数記憶する記憶部と、
前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、当該不良と判定された前記ビードの不良状態に対応する前記変更用設定データを前記記憶部から選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記変更用設定データに基づき、前記設定データにおける前記溶接条件を変更する変更部と、
前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、前記変更部により前記設定データが変更されるまで前記溶接対象物への溶接開始を禁止する開始制御部と、
を備える溶接システム。
【請求項２】
前記溶接条件は、前記溶接ロボットの姿勢及び電力を含み、
複数の前記変更用設定データは、前記姿勢のみを変更する姿勢変更データと、前記電力のみを変更する電力変更データと、を含み、
前記選択部は、前記検査装置の検査結果に基づいて、前記姿勢変更データ又は前記電力変更データを選択する請求項１に記載の溶接システム。
【請求項３】
前記選択部は、選択した前記変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、当該選択した前記変更用設定データを除く他の前記変更用設定データを前記記憶部から選択する請求項１又は２に記載の溶接システム。
【請求項４】
複数の前記変更用設定データは、前記ビードの１つの不良状態に対して設定された２種類のデータである、第１変更用設定データ及び第２変更用設定データを含み、
前記選択部は、前記第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、前記第２変更用設定データを選択し、
前記変更部は、前記第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、前記第１変更用設定データによる変更を破棄して、前記選択部により選択された前記第２変更用設定データに基づき、前記溶接条件を変更する請求項１〜３の何れか一項に記載の溶接システム。
【請求項５】
複数の前記変更用設定データは、前記ビードの１つの不良状態に対して設定された２種類のデータである、第１変更用設定データと、前記第１変更用設定データとは異なる前記溶接条件を変更する第２変更用設定データと、を含み、
前記選択部は、前記第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、前記第２変更用設定データを選択し、
前記変更部は、前記第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、前記第１変更用設定データによる変更を維持して、前記選択部により選択された前記第２変更用設定データに基づき、前記溶接条件を変更する請求項１〜３の何れか一項に記載の溶接システム。
【請求項６】
前記変更部又はユーザによる設定変更後に行われた溶接に対して前記検査装置により前記ビードの状態が良好であると判定された場合、設定されている前記溶接条件を前記ビードの不良状態と関連付けて前記記憶部に記憶させる学習部を備える請求項１〜５の何れか一項に記載の溶接システム。
【請求項７】
前記変更用設定データは、不良の前記ビードの種類及び位置と、設定変更内容とが関連付けられたデータである請求項１〜６の何れか一項に記載の溶接システム。
【請求項８】
複数の前記変更用設定データは、前記姿勢及び前記電力の両方を変更するデータを含み、
前記選択部は、前記検査装置の検査結果に基づいて、優先的に、前記姿勢変更データ又は前記電力変更データを選択する請求項２に記載の溶接システム。
【請求項９】
前記学習部は、前記選択部の選択及び当該選択による前記検査装置の検査結果に基づいて、優先的に選択するための前記変更用設定データの優先度を更新する請求項６に記載の溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接システムは、溶接ロボットと、溶接ロボットを制御する制御装置と、を備えている。制御装置は、溶接ロボットに対して姿勢や電力を制御することができる。また、溶接システムは、溶接状態、すなわちビードの状態を検査する検査装置を具備することができる。ビードの状態の検査については、例えば特開２０１６−１７００２６号公報や特開２０１７−１７３０６１号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７００２６号公報
【特許文献２】特開２０１７−１７３０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、工場ラインなどにより複数の溶接対象物に対して連続的に溶接をする溶接システムでは、検査により不良が出た場合、その後の溶接の改善方法としては、例えば、ラインを停止して、職人（熟練工）が経験と技術により溶接ロボットの姿勢や電力を調整する必要があった。この対応では、経験豊富な職人が検査不良に備えて待機し且つ不良発生毎にラインを止めて設定作業をする必要があり、人的効率及び製造効率の観点から改良の余地があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、人的効率及び製造効率の向上が可能な溶接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】
【０００６】
本発明の溶接システムは、複数の溶接対象物を連続的に溶接する溶接ロボットと、予め設定された設定データに基づいて前記溶接ロボットの溶接条件を制御する制御装置と、前記溶接ロボットにより溶接された前記溶接対象物に対してビードの状態が不良であるか否かを判定する検査装置と、を備える溶接システムであって、前記制御装置は、前記設定データに応じて前記溶接ロボットの作動を制御する作動制御部と、前記ビードの不良状態に対応して設定された、前記溶接条件を変更するための変更用設定データを複数記憶する記憶部と、前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、当該不良と判定された前記ビードの不良状態に対応する前記変更用設定データを前記記憶部から選択する選択部と、前記選択部により選択された前記変更用設定データに基づき、前記設定データにおける前記溶接条件を変更する変更部と、前記検査装置により前記ビードの状態が不良であると判定された場合、前記変更部により前記設定データが変更されるまで前記溶接対象物への溶接開始を禁止する開始制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ビードの検査結果が不良である場合、一旦溶接開始が禁止され、選択された変更用設定データに基づいて溶接ロボットの設定データが変更される。したがって、不良と判定された次の溶接作業では、設定変更後の溶接条件により溶接が行われる。変更用設定データとしては、例えば不良状態に対して熟練工が行う不良原因の判断手法及び対策手法をデータ化したものを用いることができる。つまり、本発明によれば、溶接不良が検出された際に、熟練工なしで自動的に適切な設定変更が為され、人的効率及び製造効率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の溶接システムの構成図である。
【図２】本実施形態の溶接システムの動作に関するフローチャートである。
【図３】本実施形態の変更用設定データを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。説明に用いる各図は概念図である。本実施形態の溶接システム１は、図１に示すように、複数の溶接対象物を連続的に溶接する溶接ロボット２と、予め設定された設定データに基づいて溶接ロボット２の溶接条件を制御する制御装置３と、溶接ロボット２により溶接された溶接対象物に対してビードの状態が不良であるか否かを判定する検査装置４と、を備えている。
【００１０】
溶接ロボット２は、溶接対象物に対して溶接（ここではアーク溶接）を行うロボットである。溶接対象物は、例えば溶接により接合させたい２つの金属部材である。溶接ロボット２は、トーチ部２１と、アーム部２２と、を備えている。トーチ部２１は、先端で溶接を行う部位であり、アーム部２２の先端に設けられている。トーチ部２１は、アーム部２２に対して姿勢変更（回転）可能に設置されている。アーム部２２は、複数の関節を有し、回転により姿勢を変更可能に構成されている。溶接ロボット２は、例えばワイヤ等により動作し、例えば溶接角度や移動速度を変更することができる。
【００１１】
制御装置３は、ＣＰＵやメモリを備えるコンピュータであって、機能として、作動制御部３１と、開始制御部３２と、記憶部３３と、選択部３４と、変更部３５と、学習部３６と、を備えている。作動制御部３１は、設定データ（溶接ロボット２の溶接条件）を記憶し、当該設定データに応じて溶接ロボット２の作動を制御するように構成されている。
溶接条件は、制御装置３により変更可能な設定項目であって、例えば、溶接ロボット２の姿勢、電力（供給電力）、及び溶接ロボット２の動作速度に関する値（例えばワイヤ送り速度や移動速度）等である。本実施形態の溶接条件は、溶接ロボット２の姿勢及び電力を含んでいる。溶接ロボット２の姿勢は、例えば各関節における回転角度によって設定されている。なお、姿勢の制御は、３次元座標における数値制御であってもよい。設定データにおける電力は、トーチ部２１に供給される電流及び／又は電圧に関する数値であって、溶接における熱（温度等）に関係する値である。
【００１２】
開始制御部３２は、検査装置４の検査結果に応じて溶接対象物への溶接開始を制御するように構成されている。具体的に、開始制御部３２は、検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、変更部３５により設定データが変更されるまで溶接対象物への溶接開始を禁止する。開始制御部３２は、検査結果に応じて溶接対象物への溶接開始の可否を判定し、判定結果に応じて溶接開始のタイミングを制御する。開始制御部３２は、作動制御部３１に対して、検査結果が良好である場合には引き続き溶接することを許可し、検査結果が不良である場合には次の溶接の開始を一旦禁止する。開始制御部３２は、検査結果が不良である場合、後述する変更部３５により設定データが変更された後に、作動制御部３１に対して次の溶接の開始を許可する。
【００１３】
記憶部３３は、不良のビードの状態に対応して設定された、溶接ロボット２の溶接条件を変更するための変更用設定データを複数記憶している。変更用設定データは、不良のビードの種類及び位置と、設定変更内容とが関連付けられたデータである。変更用設定データは、不良状態と、その不良状態から推定される不良要因（要因となる溶接条件、例えば姿勢及び／又は電力）と、その不良状態を改善するための設定変更内容とが、それぞれ対応（関連）して構成されたデータといえる。変更用設定データは、熟練工の判断に基づいて作成されており、熟練工データともいえる。溶接ロボット２の姿勢の変更は、例えば、トーチ部２１のアーム部２２に対する姿勢の変更であり、溶接角度の変更である。また、溶接ロボット２の電力の変更は、トーチ部２１への供給電力の変更であり、溶接温度の変更である。記憶部３３には、１つの同様の不良状態に対して、複数の変更用設定データが、例えば選択の優先度情報とともに記憶されている。
【００１４】
選択部３４は、検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、当該不良と判定されたビードの不良状態（検査結果）に対応する変更用設定データを記憶部３３から選択するように構成されている。選択部３４は、検査結果に基づき、不良ビードの種類及び位置（複数ある場合は複数位置）を把握することができる。選択部３４は、この不良ビードの種類及び位置に対応する変更用設定データを記憶部３３から選択する。選択部３４は、検査結果と複数の変更用設定データとを比較し、１つの変更用設定データを選択することで、結果として、熟練工による不良要因判断及びそれへの対処法の選択を行っているといえる。
【００１５】
変更部３５は、選択部３４により選択された変更用設定データに基づき、設定データにおける溶接ロボット２の溶接条件を変更するように構成されている。変更部３５は、現在の設定データ又は初期の設定データに対して、実質的には、変更用設定データで設定された変更点のみを変更する（設定データを変更用設定データに書き換えても良い）。変更部３５により設定データが変更されると、変更した履歴が記憶されるとともに、開始制御部３２により溶接の開始が許可される。溶接開始が許可されると、作動制御部３１が変更された設定データに基づいて溶接を実行する。
【００１６】
また、変更部３５は、検出された不良状態Ｘに対して複数の変更用設定データが記憶部３３に記憶されている場合、１回目の不良状態Ｘの検出により変更した設定データで行われた溶接の検査結果が不良であった場合、１回目の不良による変更を破棄（リセット）して、２回目に選択された変更用設定データに基づき設定データを変更する。これにより、原因や処理の切り分けが可能となる。なお、別の制御例として、変更の結果、１回目に検出された不良状態Ｘと異なる不良状態Ｙが検出された場合、変更部３５は、１回目で変更された設定データを維持しつつ、２回目に選択された不良状態Ｙに対応する変更用設定データに基づき設定データを変更するように構成されてもよい。
【００１７】
学習部３６は、変更部３５又はユーザによる設定変更後に行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が良好であると判定された場合、設定されている溶接条件を不良のビードの状態と対応付けて記憶部３３に記憶させるように構成されている。例えば、変更部３５による設定データの変更によっても不良が解決しない場合で、ラインを停止して熟練工が設定を変更することで良好判定が為された場合、制御装置３はそのユーザが行った設定の内容を不良状態と対応付けて記憶する。このように、変更部３５又はユーザによる設定変更の結果に応じて、優先的に選択するための変更用設定データの優先度（又は設定変更成功のデータ）が更新され、効率的な設定変更が可能となる。
【００１８】
検査装置４は、例えば光の反射又は撮像データを利用して、ビードの形状（高さや幅）を検出する装置であって、公知の装置が用いられている。検査装置４の構成は、公知であるため説明は省略する。検査装置４は、検査結果（ビードの状態及び判定結果）を制御装置３に送信する。なお、システム全体としては、ビードが不良であるか否かを判定する機能は、制御装置３の一機能（例えばビード状態判定部）により達成されてもよく、この場合、制御装置３の当該機能（ビード状態判定部）は検査装置４の一部を構成するといえる。つまり、溶接システム１内において、一方の装置がビードの状態を検出し、他方の装置が不良か否かを判定してもよい。
【００１９】
設定変更の流れは、図２に示すように、検査装置４によりビードの状態の検査が行われ（Ｓ１０１）、不良の有無が判定される（Ｓ１０２）。不良がない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、次の溶接が開始される（Ｓ１０３）。不良がある場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、選択部３４により記憶部３３から変更用設定データが選択される（Ｓ１０４）。そして、変更部３５により設定データが変更され（Ｓ１０５）、次の溶接が開始される（Ｓ１０６）。この流れは検査装置４により検査が実行される毎に行われる。
【００２０】
（設定変更例１）
ここで、設定変更の一例について説明する。記憶部３３に記憶されている複数の変更用設定データ９１〜９８は、図３に示すように、姿勢のみを変更する姿勢変更データ９１、９２、９６と、電力のみを変更する電力変更データ９３、９４、９５、９７と、姿勢及び電力の両方を変更するデータ９８と、を含んでいる。選択部３４は、検査装置４の検査結果に基づいて、優先的に、姿勢変更データ９１、９２、９６又は電力変更データ９３〜９５、９７を選択する。例えば、検査結果において、不良の種類がＡ（例えば高さ不足又は幅不足など）で、不良の位置がビードの長さ方向の端部であった場合、変更用設定データ９２と変更用設定データ９８とのいずれもが選択対象となるが、この例では変更用設定データ９２が優先的に選択される。これにより、不良原因の切り分けが容易となる。
【００２１】
そして、変更後に再度不良の判定が出た場合、変更用設定データ９８が選択される。選択部３４は、選択した変更用設定データ９２に基づいて行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、当該選択した変更用設定データ９２を除く他の変更用設定データ９８を記憶部３３から選択する。これにより、多様な対応が可能となる。
【００２２】
（設定変更例２）
複数の変更用設定データは、１つのビードの不良状態に対して設定された２種類のデータ、すなわち姿勢及び電力の一方のみを変更する第１変更用設定データ９１と、姿勢及び電力の他方のみを変更する第２変更用設定データ９７と、を含んでいる（図３参照）。選択部３４は、第１変更用設定データ９１に基づいて行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、第２変更用設定データ９７を選択する。そして、変更部３５は、第１変更用設定データ９１による変更を破棄して（リセットして）、第２変更用設定データ９７に基づき姿勢又は電力（ここでは電力）を変更する。
【００２３】
この例によれば、第１変更用設定データ９１により姿勢のみが変更され、その結果、ビードの不良が発生した場合、当該ビードの不良状態にかかわらず、設定データが一旦第１変更用設定データ９１による変更前に戻され、新たに第２変更用設定データ９７に基づいて設定データが変更される。これにより、処理の切り分けが実行され、種類Ａで中央部にできた不良ビードに対して、いずれの変更が有効であるかを学習することができる。２回目の変更で良好判定が出た場合、当該不良状態に対する第２変更用設定データ９７の選択優先度が高くなる。
【００２４】
なお、上記切り分けをしないように設定されてもよく、この場合、１回目に変更後に発生したビードの不良状態に応じて、２回目の変更用設定データが選択される。また、１つの不良状態に対して複数の変更用設定データが記憶されていない場合、不良が検出される毎に、不良の状態に応じて、変更用設定データが選択され、設定データはリセットされずに（維持されて）変更される。例えば、種類Ｂで位置が中央部の不良状態が検出されて変更用設定データ９４に基づく変更が行われた後、今度は種類Ａで位置が端部の不良状態と検出された場合、選択部３４は変更用設定データ９２を選択し、変更部３５は、前回の設定データに対して姿勢を−ｂだけ変更する。つまり、この場合、設定データは、初期の設定データに対して、電力＋ｄ、姿勢−ｂだけ変更されている。この結果、次の溶接で良好状態と判定された場合、学習部３６により、種類Ｂで位置が中央部の不良状態に対して、電力＋ｄ、姿勢−ｂが関連付けられた変更用設定データが記憶される。
【００２５】
また、１回目の変更後に不良が出た場合、変更部３５は、第１変更用設定データ９１を維持しつつ、第２変更用設定データ９７に基づいて設定データを変更してもよい。あるいは、２回目の変更後に不良が出た場合に、第１変更用設定データ９１と第２変更用設定データ９７とを組み合わせた内容の変更を行ってもよい。記憶部３３には、より詳細に、多数の種類及び多数の位置に対応して多数の変更用設定データが設定されている。
【００２６】
本実施形態によれば、ビードの検査結果が不良である場合、選択部３４により選択された変更用設定データに基づいて溶接ロボット２の設定データが変更される。したがって、不良と判定された次の溶接作業では、設定変更後の溶接条件により溶接が行われる。変更用設定データとしては、上記のように熟練工による不良原因の判断手法及び対策手法をデータ化したものを用いることができる。つまり、本実施形態によれば、溶接不良が検出された際に、自動的に適切な設定変更が為される。また、制御装置３は、不良が出た場合、設定データの変更とともに、推定される不良原因を表示部に表示するように設定されてもよい。
上記したように、本実施形態の溶接システム１において、複数の変更用設定データは、ビードの１つの不良状態に対して設定された２種類のデータである、第１変更用設定データ及び第２変更用設定データを含み、選択部３４は、第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、第２変更用設定データを選択し、変更部３５は、第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、第１変更用設定データによる変更を破棄して、選択部により選択された第２変更用設定データに基づき、姿勢又は電力を変更してもよい。
また、本実施形態の溶接システム１において、複数の変更用設定データは、ビードの１つの不良状態に対して設定された２種類のデータである、第１変更用設定データと、第１変更用設定データとは異なる溶接条件を変更する第２変更用設定データと、を含み、選択部３４は、第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、第２変更用設定データを選択し、変更部３５は、第１変更用設定データに基づいて行われた溶接に対して検査装置４によりビードの状態が不良であると判定された場合、第１変更用設定データによる変更を維持して、選択部３４により選択された第２変更用設定データに基づき、溶接条件を変更してもよい。
また、学習部３６は、選択部３４の選択結果及び検査装置４の検査結果に基づいて、優先的に選択するための変更用設定データの優先度を更新してもよい。また、溶接条件は、例示した姿勢及び電力に限られず、例えばワイヤ送り速度や溶接ロボット２の移動速度などを含んでも良い。つまり、変更用設定データは、送り速度や移動速度の設定データであってもよい。姿勢又は電力の変更は、溶接結果に比較的大きな影響を与えると考えられる。
【符号の説明】
【００２７】
１…溶接システム、２…溶接ロボット、３…制御装置、３１…作動制御部、３２…開始制御部、３３…記憶部、３４…選択部、３５…変更部、３６…学習部、４…検査装置。
【図１】
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【図２】
2020110818.tif 000004
【図３】
2020110818.tif 000005