(57)【要約】【課題】溶接不良の発生と種類を適正に特定し、その種類に応じ適正に修正溶接すること。【解決手段】溶接装置は、溶接トーチ４を溶接ロボット３で移動させてワークＷを自動に溶接し、その溶接状況を監視し、溶接不良の発生検知時には、溶接サイクル完了後に、溶接不良箇所を自動に修正溶接する。この溶接装置は、溶接状況監視のために、溶接トーチ４の動作に係る複数の溶接因子データ（溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つに係る。）をリアルタイムに収集する溶接電源装置７及びエンコーダ１３と、溶接不良発生を検知すべく、収集された溶接因子データの異常を判断し、溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、複数の溶接不良モードの一つを判断し、修正溶接のために、判断された溶接不良モードに応じて溶接トーチ４を制御する治具制御装置５及びロボット制御装置６を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを溶接ロボットにより移動させて溶接ワイヤを供給しながらワークを自動的に溶接すると共に、溶接しながら溶接状況を監視し、溶接不良の発生を検知したときは、一連の溶接サイクルが完了した後、可能であれば溶接不良箇所を自動的に修正溶接するようにした溶接方法であって、
前記溶接状況を監視するために、溶接中に前記溶接トーチの動作に係る複数の溶接因子データをリアルタイムに収集し、
溶接因子は、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つを含み、
前記溶接不良の発生を検知するために、前記収集された複数の溶接因子データの異常を判断すると共に、前記複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される複数の溶接不良モードの一つを判断し、
その後、前記修正溶接するために、前記判断された溶接不良モードに応じて前記溶接トーチを制御する
ことを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記溶接状況を監視するために、更に溶接箇所の外形を検査し、
前記溶接不良モードを判断するために、前記収集される複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される複数の溶接不良モードの一つを推定し、その推定結果を前記溶接箇所の外形の検査結果と照合して確認する
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
前記ワークを溶接するときに前記溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータをリアルタイムに収集し、
前記溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発止位置を特定し、
前記修正溶接するときに、前記溶接不良の発生位置へ前記溶接トーチを移動させるために前記特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて前記溶接ロボットを制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接方法。
【請求項４】
溶接トーチを溶接ロボットにより移動させて溶接ワイヤを供給しながらワークを自動的に溶接すると共に、溶接しながら溶接状況を監視し、溶接不良の発生を検知したときは、一連の溶接サイクルが完了した後、可能であれば溶接不良箇所を自動的に修正溶接するようにした溶接装置であって、
前記溶接状況を監視するために、溶接中に前記溶接トーチの動作に係る複数の溶接因子データをリアルタイムに収集する溶接因子データ収集手段と、
溶接因子は、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つを含むことと、
前記溶接不良の発生を検知するために、前記収集された複数の溶接因子データの異常を判断すると共に、前記複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される複数の溶接不良モードの一つを判断する溶接不良判断手段と、
前記修正溶接するために、前記判断された溶接不良モードに応じて前記溶接トーチを制御する修正溶接制御手段と
を備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項５】
前記溶接状況を監視するために、溶接箇所の外形を検査するための溶接外形検査手段を更に備え、
前記溶接不良判断手段は、前記収集される複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される複数の溶接不良モードの一つを推定し、その推定結果を前記溶接箇所の外形の検査結果と照合して確認することにより前記溶接不良モードを特定する
ことを特徴とする請求項４に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記ワークを溶接するときに前記溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータをリアルタイムに収集するためのポジションデータ収集手段と、
前記溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発止位置を特定する溶接不良位置特定手段と
を更に備え、
前記修正溶接制御手段は、前記修正溶接するときに、前記溶接不良の発生位置へ前記溶接トーチを移動させるために前記特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて溶接ロボットを制御する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークの溶接を自動的に行うと共に修正溶接を自動的に行う溶接方法及び溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１には、溶接トーチを溶接ロボットにより移動させてワークへの溶接を自動的に行うと共に、溶接不良の発生を検知して不良箇所を自動的に修正溶接する溶接方法及び溶接装置が記載されている。ここで、溶接不良の発生を検知する方法として、特許文献１には、溶接トーチへの溶接電流及び溶接電圧の値と閾値を比較することが記載されている。また、溶接不良の発生位置を特定する方法として、特許文献１には、上記方法により溶接不良の発生を検知した時刻から溶接不良の発生位置を推定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４７６６３号公報
【特許文献２】特許第２５８４３００号公報
【特許文献３】特開２００４−０７４２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶接不良箇所を適正に修正溶接するためには、溶接不良の発生とその発生位置を正確に特定する必要がある。この特定の信頼性は、溶接不良を評価するためのデータの種類や量に左右される。ところが、特許文献１に記載の技術では、溶接不良の発生を検知するために、単に溶接電流と溶接電圧をデータとして閾値と比較しているだけであった。このため、溶接不良モードとしては、単にアーク切れを想定できるに過ぎなかった。ここで、溶接不良モードとして、例えば、「溶接ビード無し」、「穴あき」、「溶け落ち」、「アンダーカット」、「溶接ビード細」、「溶接ビードくびれ」及び「ブローホール」などの複数種類のモードを想定することができる。ところが、上記した溶接電流と溶接電圧のデータだけでは、上記した複数種類の溶接不良モードを区別することができなかった。また、これらの溶接不良モードを区別できないことから、各溶接不良モードに対応した適正な条件や方法で、溶接不良箇所を修正溶接することができなかった。このため、修正溶接の品質を確保できないおそれがあった。また、特許文献１に記載の技術では、溶接不良の発生位置を推定するために、溶接不良の発生を検知した時刻をデータとして収集しているだけであった。このため、ロボットの動作に応答遅れが生じていた場合には、溶接不良の発生位置を正確に推定することができなかった。特許文献１に記載の技術では、上記のような問題があることから、結局は、後工程で、溶接不良箇所を人によって目視検査して手直しする必要があった。
【０００５】
ここで、特許文献１には、修正溶接の際に溶接トーチをどのように動作させるかについては、特に記載されていない。この方法として、修正溶接が不要な部分も含めた広い範囲で溶接トーチを動作させる方法や画像処理により修正溶接開始位置を特定する方法が知られている。しかし、前者の方法では、無駄な修正溶接を行う部分ができてしまい、後者の方法では、画像処理による位置精度の信頼性が低く、やはり適正な修正溶接を行うことが困難である。また、前者の方法及び後者の方法とも、修正溶接の処理に多くの時間がかかり、溶接サイクルタイムが長引く傾向があった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、溶接不良の発生と種類を適正に特定し、溶接不良の種類に応じて適正に修正溶接することを可能とした溶接方法及び溶接装置を提供することにある。この発明の第２の目的は、第１の目的に加え、溶接不良の発生位置を正確に特定し、溶接不良箇所を正確に修正溶接することを可能とした溶接方法及び溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、溶接トーチを溶接ロボットにより移動させて溶接ワイヤを供給しながらワークを自動的に溶接すると共に、溶接しながら溶接状況を監視し、溶接不良の発生を検知したときは、一連の溶接サイクルが完了した後、可能であれば溶接不良箇所を自動的に修正溶接するようにした溶接方法であって、溶接状況を監視するために、溶接中に溶接トーチの動作に係る複数の溶接因子データをリアルタイムに収集し、溶接因子は、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つを含み、溶接不良の発生を検知するために、収集された複数の溶接因子データの異常を判断すると共に、複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される複数の溶接不良モードの一つを判断し、その後、修正溶接するために、判断された溶接不良モードに応じて溶接トーチを制御することを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、溶接状況を監視するために、溶接中に、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つの溶接因子に係る溶接因子データがリアルタイムに収集される。そして、溶接不良の発生を検知するために、収集された複数の溶接因子データの異常が判断され、複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される複数の溶接不良モードの一つが適正に判断される。その後、修正溶接するために、判断された溶接不良モードに応じて溶接トーチが制御される。これにより、溶接不良の状態に応じて修正溶接が行われる。
【０００９】
上記第１の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、溶接状況を監視するために、更に溶接箇所の外形を検査し、溶接不良モードを判断するために、収集される複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される複数の溶接不良モードの一つを推定し、その推定結果を溶接箇所の外形の検査結果と照合して確認することを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、溶接中の溶接状況を監視するために、更に溶接箇所の外形が検査される。また、溶接不良モードを判断するために、収集される複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される複数の溶接不良モードの一つが適正に推定され、その推定結果が溶接箇所の外形の検査結果と照合されて確認される。これにより、複数の溶接不良モードの一つがより適正に判断される。
【００１１】
上記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ワークを溶接するときに溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータをリアルタイムに収集し、溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発止位置を特定し、修正溶接するときに、溶接不良の発生位置へ溶接トーチを移動させるために特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて溶接ロボットを制御することを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、ワークを溶接するときに溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータがリアルタイムに収集される。そして、溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発止位置が特定される。その後、修正溶接するときは、溶接不良の発生位置へ溶接トーチを移動させるために特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて溶接ロボットが制御される。これにより、溶接ロボットが溶接不良の発生位置に対応した姿勢に復元され、溶接トーチが溶接不良箇所へ正確に戻される。
【００１３】
上記第１の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、溶接トーチを溶接ロボットにより移動させて溶接ワイヤを供給しながらワークを自動的に溶接すると共に、溶接しながら溶接状況を監視し、溶接不良の発生を検知したときは、一連の溶接サイクルが完了した後、可能であれば溶接不良箇所を自動的に修正溶接するようにした溶接装置であって、溶接状況を監視するために、溶接中に溶接トーチの動作に係る複数の溶接因子データをリアルタイムに収集する溶接因子データ収集手段と、溶接因子は、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つを含むことと、溶接不良の発生を検知するために、収集された複数の溶接因子データの異常を判断すると共に、複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される複数の溶接不良モードの一つを判断する溶接不良判断手段と、判断された溶接不良モードに応じて溶接トーチを制御する修正溶接制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、溶接状況を監視するために、溶接中に、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち少なくとも３つの溶接因子に係る溶接因子データが、溶接因子データ収集手段によりリアルタイムに収集される。そして、溶接不良の発生を検知するために、溶接不良判断手段により、収集された複数の溶接因子データの異常が判断され、複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される複数の溶接不良モードの一つが適正に判断される。その後、修正溶接するために、判断された溶接不良モードに応じて溶接トーチが修正溶接制御手段により制御される。これにより、溶接不良の状態に応じて修正溶接が行われる。
【００１５】
上記第１の目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、溶接状況を監視するために、溶接箇所の外形を検査するための溶接外形検査手段を更に備え、溶接不良判断手段は、収集される複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される複数の溶接不良モードの一つを推定し、その推定結果を溶接箇所の外形の検査結果と照合して確認することにより溶接不良モードを特定することを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、溶接中の溶接状況を監視するために、更に溶接箇所の外形が溶接外形検査手段により検査される。また、溶接不良モードを判断するときに、溶接不良判断手段により、収集される複数の溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される複数の溶接不良モードの一つが適正に推定され、その推定結果が溶接箇所の外形の検査結果と照合されて確認される。これにより、複数の溶接不良モードの一つがより適正に判断される。
【００１７】
上記第２の目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、ワークを溶接するときに溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータをリアルタイムに収集するためのポジションデータ収集手段と、溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発止位置を特定する溶接不良位置特定手段とを更に備え、修正溶接制御手段は、修正溶接するときに、溶接不良の発生位置へ溶接トーチを移動させるために特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて溶接ロボットを制御することを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項４又は５に記載の発明の作用に加え、ワークを溶接するときに溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータがポジションデータ収集手段によりリアルタイムに収集される。そして、溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発生位置が溶接不良位置特定手段により特定される。その後、修正溶接するときは、溶接不良の発生位置へ溶接トーチを移動させるために特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて溶接ロボットが修正溶接制御手段により制御される。これにより、溶接ロボットが溶接不良の発生位置に対応した姿勢に復元され、溶接トーチが溶接不良箇所へ正確に戻される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、溶接不良の発生と種類を適正に特定することができ、溶接不良の種類に応じて適正に修正溶接することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に対し、溶接不良の発生と種類をより適正に特定することができ、溶接不良の種類に応じてより適正に修正溶接することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、溶接不良の発生位置を正確に特定することができ、溶接不良箇所を正確に修正溶接することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、溶接不良の発生と種類を適正に特定することができ、溶接不良の種類に応じて適正に修正溶接することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に対し、溶接不良の発生と種類をより適正に特定することができ、溶接不良の種類に応じてより適正に修正溶接することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４又は５に記載の発明の効果に加え、溶接不良の発生位置を正確に特定することができ、溶接不良箇所を正確に修正溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態に係り、溶接装置を示す概略構成図。
【図２】同じく、溶接方法の流れを示すフローチャート。
【図３】同じく、修正溶接用レジスタにおけるデータ割り付けの一例を示す表。
【図４】同じく、溶接不良発生時におけるロボットポジションデータの格納方法の一例を示す表。
【図５】同じく、溶接因子の一つである溶接電圧の変化を示すグラフ。
【図６】同じく、溶接因子の一つである溶接電流の変化を示すグラフ。
【図７】同じく、溶接因子の一つであるワイヤ供給速度の変化を示すグラフ。
【図８】同じく、溶接因子の一つであるワイヤ供給負荷の変化を示すグラフ。
【図９】同じく、溶接因子の一つである短絡回数の変化を示すグラフ。
【図１０】同じく、溶接不良箇所のカメラによる撮影画像を示す斜視図。
【図１１】同じく、各種「溶接不良モード」と、それに対応した「溶接電流」と「溶接電圧」の「オリジナル溶接条件に対する条件比率」との関係を示す表。
【図１２】同じく、通常溶接時の溶接軌跡における、溶接トーチの移動に係るティーチングポイント、溶接不良発生位置及び溶接不良終了位置を示す概念図。
【図１３】同じく、図１２の関係での修正溶接範囲に係る第１のケースを示す概念図。
【図１４】同じく、図１２の関係での修正溶接範囲に係る第２のケースを示す概念図。
【図１５】同じく、図１２の関係での修正溶接範囲に係る第３のケースを示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の溶接方法及び溶接装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１に、この実施形態の溶接装置を概略構成図により示す。この溶接装置は、ワークＷの溶接を自動的に行いながらリアルタイムに溶接状況を監視する。そして、溶接不良の発生を検知したときは、その溶接不良の発生位置と溶接不良モードを記憶しておき、一連の溶接サイクルが完了した後に、溶接不良箇所を確認して、可能であれば修正溶接を自動的に行うように構成される。
【００２８】
この溶接装置は、ワークＷを移動可能に支持する治具１と、多関節のアーム２を備えた溶接ロボット３と、アーム２の先端に取り付けられてワークＷを溶接する溶接トーチ４と、治具１を制御するための治具制御装置５と、溶接ロボット３を制御するためのロボット制御装置６と、溶接トーチ４に電源を供給するための溶接電源装置７と、溶接トーチ４による溶接の外形を撮影するためのカメラ８と、そのカメラ８の撮影データに基づき溶接の外形を検査するための溶接外形検査装置９とを備える。溶接外形検査装置９の検査結果は、治具制御装置５に送られる。治具制御装置５は、修正溶接のための各種データを記憶するための修正溶接用レジスタ１０を含む。ロボット制御装置６と、治具制御装置５及び溶接電源装置７との間では、相互に所定のデータがやりとりされるようになっている。
【００２９】
治具制御装置５、ロボット制御装置６及び溶接外形検査装置９は、それぞれ中央処理装置（ＣＰＵ）と、メモリとを備える。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに基づいて所定の制御を実行するようになっている。この実施形態で、治具制御装置５及びロボット制御装置６は、本発明の溶接不良判断手段、修正溶接制御手段及び溶接不良位置特定手段に相当する。カメラ８及び溶接外形検査装置９は、本発明の溶接外形検査手段に相当する。
【００３０】
アーム２の先端に取り付けられた溶接トーチ４からは、溶接箇所に溶接ワイヤ１１が供給可能に設けられる。溶接ワイヤ１１を溶接トーチ４へ供給するために、アーム２には、溶接ワイヤ供給機１２が設けられる。この溶接ワイヤ供給機１２は、モータを駆動源として構成され、ワイヤの供給速度を検出するためのエンコーダ１３を備える。このエンコーダ１３による検出値は、溶接電源装置７へ送られるようになっている。この実施形態で、溶接電源装置７及びエンコーダ１３は、本発明の溶接因子データ収集手段に相当する。
【００３１】
アーム２を含む溶接ロボット３は、複数（この場合６個）の回転軸を備え、各回転軸には、同軸の回転角度を検出するためのエンコーダ１４，１５，１６，１７，１８，１９がそれぞれ設けられる。これらエンコーダ１４〜１９による検出値は、ロボット制御装置６へ送られるようになっている。この実施形態で、各エンコーダ１４〜１９は、本発明のポジションデータ収集手段に相当する。
【００３２】
ここで、上記した溶接装置を使用して行われる溶接方法の概要を以下に説明する。溶接トーチ４によりワークＷをアーク溶接するに際して、溶接ロボット３は、予めティーチングされた順序でアーム２を動作させる。ここで、溶接中には、溶接状況を多数の溶接因子に分けてリアルタイムに監視し、各溶接因子データにつき、所定の判断基準である閾値と比較して異常の有無を判断し、溶接不良が発生したか否かを判断する。そして、溶接不良が発生したと判断したときは、その溶接不良の発生位置のデータ（溶接ロボット３の姿勢に係るポジションデータ）と、特定の溶接不良モード（単にアーク切れだけのモードではない。）を記憶しておく。この特定の溶接不良モードは、多数の溶接因子データを複合的に組み合わせることで分類されて想定された複数の溶接不良モードの中から推定される一つである。その後、一連の溶接サイクルが完了した後、先に記憶されている発生位置データに基づき溶接不良の発生位置をカメラ８で撮影し、その撮影データと推定された溶接不良モードとを照合する。そして、確かに溶接不良であり、修正溶接が可能な溶接不良モードであるか否かを確認する。その後、可能であれば、溶接不良箇所を修正溶接するために、溶接不良の発生位置、又は、その発生位置の手前位置から自動的に溶接トーチ４を溶接ロボット３により移動させる。ここで、溶接トーチ４は、通常使用しているティーチングプログラムをそのまま利用しているため、通常の溶接位置と、修正溶接が必要な溶接不良の発生位置との間に有害なズレは出ない。このことは、修正溶接の実行を決定した後、そのプログラムの動作命令インストラクション部分に処理をジャンプさせることで実現できる。また、溶接不良モードの推定は、溶接不良となる溶接条件の変化と、その結果発生することが想定される溶接不良モードとを予めマップとして記憶しておく。また、修正溶接のための溶接条件についても予め記憶しておく。
【００３３】
次に、上記した溶接方法につき、図２〜１５を参照して詳細に説明する。図２に、溶接方法の流れをフローチャートにより示す。図３に、修正溶接用レジスタ１０におけるデータ割り付けの一例を表に示す。この表に示すように、各「アドレス」に対応して「記憶データ内容」と「記憶データ形式」が格納されるようになっている。図４に、溶接不良発生時におけるロボットポジションデータの格納方法の一例を表により示す。この表には、修正溶接用レジスタ１０における「アドレス」、「記憶値」及び「Ｐｎ変数」に対応して、「Ｊ１軸〜Ｊ６軸のロボットポジションデータ」が格納されるようになっている。図５に、溶接因子の一つである溶接電圧の変化をグラフにより示す。図６に、溶接因子の一つである溶接電流の変化をグラフにより示す。図７に、溶接因子の一つであるワイヤ供給速度の変化をグラフにより示す。図８に、溶接因子の一つであるワイヤ供給負荷の変化をグラフにより示す。図９に、溶接因子の一つである短絡回数の変化をグラフにより示す。図１０に、溶接不良箇所のカメラ８による撮影画像を斜視図により示す。図１１に、各種「溶接不良モード」と、それに対応した「溶接電流」と「溶接電圧」の「オリジナル溶接条件に対する条件比率」との関係を表により示す。
【００３４】
溶接装置による溶接が始まると、ステップ１００で、溶接電源装置７は、複数の溶接因子データをリアルタイムに収集する。この実施形態では、複数の溶接因子データとして、溶接トーチ４に供給される「溶接電流」及び「溶接電圧」、溶接トーチ４の「短絡回数」、溶接トーチ４に供給される溶接ワイヤ１１に係る「ワイヤ供給速度」及び「ワイヤ供給抵抗」の値が挙げられる。「ワイヤ供給速度」及び「ワイヤ供給抵抗」は、エンコーダ１３の検出値に基づいて得られる。収集されたこれら複数の溶接因子データは、溶接電源装置７からロボット制御装置６へ送られ、一繋がりの溶接ビード毎に収集される。
【００３５】
次に、ステップ１１０で、ロボット制御装置６は、送られてきた複数の溶接因子データに基づき溶接不良の発生を判断する。この判断を、ロボット制御装置６は、送られてきた複数の溶接因子データに異常が有るか否かを、各種溶接因子に対応して予め設定されている閾値に基づき判断することで行う。この実施形態では、閾値として、例えば「溶接電流値の上限値及び下限値」、「溶接電圧値の上限値及び下限値」、「短絡回数の上限値及び下限値」、「ワイヤ供給速度の上限値及び下限値」並びに「ワイヤ供給抵抗値の上限値及び下限値」が挙げられる。そして、ロボット制御装置６は、上記した閾値に基づき各溶接因子データに異常が有ると判断したときは、その異常の継続時間を計測し、その計測結果を治具制御装置５の修正溶接用レジスタ１０に記憶させる。例えば、溶接電流値が下限値を下回り、その電流値（実効値）が設定値（狙い値）の３０％の場合、「０２０３０００」と記憶される（図３）。閾値は、「標準波形に対して実際の波形が±１０％」や「狙い条件値に対して平均値で±１０％」など、溶接箇所の条件余裕度に基づいて決定される。この場合、修正溶接用レジスタ１０には、図３に示すように、アドレス
「９１００００〜」に対応して「溶接不良内容」が具体的に記憶される。
【００３６】
次に、ステップ１２０で、ロボット制御装置６は、複数の溶接因子データに基づき、溶接不良の発生位置に係るデータの抽出と、決定を行う。すなわち、ロボット制御装置６は、溶接不良が発生したと判断したときに、その時点での溶接トーチ４の位置に関連した溶接ロボット３の姿勢データを、ステップ１１０で判断した溶接因子データに関連付けて修正溶接の必要箇所（範囲）として、修正溶接用レジスタ１０に記憶させる。この場合、修正溶接用レジスタ１０には、図３に示すように、アドレス「９４００００〜」に対応して、「溶接不良発生時のロボットポジションデータ」が具体的に記憶される。ここで、「ロボットポジションデータ」は、溶接ロボット３の６つの回転軸に設けられた６つのエンコーダ１４〜１９の検出値に相当する。詳しくは、図４に示すように、「修正溶接用レジスタデータ」の欄には、「アドレス」、「記憶値」及び「Ｐｎ変数」に関する数値が記憶され、「ロボットポジションデータ」の欄には、溶接ロボット３のアーム２に係る「Ｊ１軸，Ｊ２軸，Ｊ３軸，Ｊ４軸，Ｊ５軸，Ｊ６軸」に関する数値がそれぞれ記憶される。
【００３７】
次に、ステップ１３０で、治具制御装置５は、溶接不良の内容に基づき溶接不良モードを推定する。すなわち、治具制御装置５は、ステップ１１０で修正溶接用レジスタ１０に記憶された溶接不良内容毎に、溶接因子の異常データの組み合わせから溶接不良モードを推定する。治具制御装置５は、この推定を事前に記憶してある所定の溶接不良モードマップを参照して行う。ここで、複数の溶接不良モードとして、「溶接ビード無し」、「穴あき」、「溶け落ち」、「アンダーカット」、「溶接ビード細」、「溶接ビードくびれ」及び「ブローホール」の７つのモードが想定される。治具制御装置５は、上記した推定結果を修正溶接用レジスタ１０に記憶させる。この場合、修正溶接用レジスタ１０には、図３に示すように、アドレス「９６００００〜」に対応して、「溶接不良モード推定結果」が具体的に記憶される。例えば、図５〜図９に示す溶接因子データとしての溶接電圧、溶接電流、ワイヤ供給速度、ワイヤ供給負荷及び短絡回数の変化のうち、図６〜図８に鎖線円Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で囲んで示すように、溶接電流の値が閾値Ｉ１を大幅に下回り、ワイヤ供給速度の値が閾値Ｖ１を大幅に下回り、ワイヤ供給負荷の値が唐突に増加したような場合は、溶接ビードの一部が欠落した「溶接ビード無し」と推定することができる。
【００３８】
次に、ステップ１４０で、溶接外形検査装置９は、溶接不良箇所の外観を検査する。すなわち、この検査装置９は、カメラ８による撮影データに基づき溶接不良状態とのマッチングを確認する。そして、この検査装置９は、その検査結果を治具制御装置５の修正溶接用レジスタ１０へ送る。
【００３９】
次に、ステップ１５０で、治具制御装置５は、溶接不良モードの推定結果と溶接不良箇所の外観検査結果とに基づき溶接不良モードを決定する。すなわち、治具制御装置５は、ステップ１３０で推定した溶接不良モードと、ステップ１４０で検査した溶接不良箇所の外観検査結果とを照合することにより、推定した溶接不良モードが正しいかを判断し、あるいは、複数推定した溶接不良モードの中から一つの溶接不良モードを特定し、決定し、その決定結果を修正溶接用レジスタ１０へ記憶させる。また、治具制御装置５は、溶接不良箇所が修正溶接可能か不可能かも判定し、修正溶接を実施する箇所を決定し、その決定結果を修正溶接用レジスタ１０へ記憶させる。例えば、溶接不良箇所の外観検査結果が、図１０に示すように、溶接ビード２１の一部が欠落している場合は、ステップ１３０の推定結果が「溶接ビード無し」と整合することとなる。この場合は、溶接不良モードが「溶接ビード無し」と決定され、その決定結果が修正溶接用レジスタ１０に記憶される。
【００４０】
次に、ステップ１６０で、治具制御装置５は、決定された溶接不良モード毎に修正溶接条件を決定する。すなわち、治具制御装置５は、ステップ１５０で決定された溶接不良モード毎に、予め登録されている溶接条件マップを参照することで、修正に使用すべき溶接条件を決定し、その決定結果を修正溶接用レジスタ１０に記憶させる。例えば、治具制御装置５は、図１１に示すような表を参照し、各種の溶接不良モードに対応した溶接電流及び溶接電圧の条件比率を決定し、その決定結果を記憶させる。この実施形態では、図１１に示すように、各種の「溶接不良モード」に対応した「溶接電流」と「溶接電圧」の組み合わせを決定する。すなわち、溶接不良モードが「溶接ビード無し」の場合は、溶接電流を「１００％」とし、溶接電圧を「１００％」としている。溶接不良モードが「穴あき」の場合は、溶接電流を「１２０％」とし、溶接電圧を「１００％」としている。溶接不良モードが「溶け落ち」の場合は、溶接電流を「修正不可」とし、溶接電圧を「修正不可」としている。溶接不良モードが「アンダーカット」の場合は、溶接電流を「１００％」とし、溶接電圧を「８０％」としている。溶接不良モードが「溶接ビード細」の場合は、溶接電流を「８０％」とし、溶接電圧を「８０％」としている。溶接不良モードが「溶接ビードくびれ」の場合は、溶接電流を「９０％」とし、溶接電圧を「８０％」としている。溶接不良モードが「ブローホール」の場合は、溶接電流を「８０％」とし、溶接電圧を「１００％」としている。修正溶接用レジスタ１０には、例えば、図３に示すように、アドレス「９７００００〜」に対応して、「修正溶接可能／不可能と決定された修正溶接条件番号」が具体的に記憶される。
【００４１】
次に、ステップ１７０で、治具制御装置５は、溶接不良箇所を順番に修正動作させるプログラムを指示する。すなわち、治具制御装置５は、ステップ１５０で記憶された修正溶接が必要な箇所毎に、ステップ１６０で記憶された修正溶接条件を、ロボット制御装置６に指示する。
【００４２】
次に、ステップ１８０で、ロボット制御装置６は、溶接不良箇所へ溶接トーチ４を移動させる。すなわち、ロボット制御装置６は、ステップ１２０で決定された溶接不良の発生位置に係る溶接ロボット３のポジションデータに基づいて溶接ロボット３を制御することで、溶接トーチ４を修正溶接が必要は箇所へ移動させる。
【００４３】
次に、ステップ１９０で、ロボット制御装置６は、修正溶接条件に基づき溶接トーチ４を動作させて溶接不良箇所を修正溶接する。すなわち、ロボット制御装置６は、ステップ１７０で指示された修正溶接条件に基づき、溶接ロボット３を動作させると共に、溶接電源装置７を介して溶接トーチ４を動作させて、溶接不良箇所を溶接し直す。この実施形態では、例えば、後述する第２のケースの移動方法を採用する。
【００４４】
ここで、修正溶接を実行するときの溶接トーチ４の移動方法について図１２〜図１５を参照して以下に説明する。図１２に破線で示す通常溶接時の溶接軌跡２２における、溶接トーチ４の移動に係るティーチングポイント２３，２４，２５、溶接不良発生位置２６及び溶接不良終了位置２７を概念図により示す。図１３に、図１２の関係での修正溶接範囲２８に係る第１のケースを概念図により示す。図１４に、図１２の関係での修正溶接範囲２８に係る第２のケースを概念図により示す。図１５に、図１２の関係での修正溶接範囲２９に係る第３のケースを概念図により示す。
【００４５】
図１３に示すように、第１のケースは、溶接不良発生位置２６から溶接不良終了位置２７までの間を修正溶接範囲２８とするものである。このとき、溶接トーチ４を、溶接不良発生位置２６まで修正溶接することなく移動させ、すなわち「空走」３０を行い、溶接不良発生位置２６から溶接不良終了位置２７までの間の修正溶接範囲２８にて修正溶接しながら移動させ、溶接不良終了位置２７から再び空走３０を行う。
【００４６】
図１４に示すように、第２のケースは、溶接不良発生位置２６と溶接不良終了位置２７を間に含む２つのティーチングポイント２３，２５の間で溶接トーチ４を移動させ、その範囲内の溶接不良発生位置２６から溶接不良終了位置２７までの間を修正溶接範囲２８とするものである。このとき、溶接トーチ４を、一方のティーチングポイント２３を経由して溶接不良発生位置２６まで空走３０を行い、溶接不良発生位置２６から溶接不良終了位置２７までの間の修正溶接範囲２８にて修正溶接しながら移動させ、溶接不良終了位置２７から他方のティーチングポイント２５を経由して空走３０を行う。
【００４７】
図１５に示すように、第３のケースは、溶接不良発生位置２６と溶接不良終了位置２７を間に含む２つのティーチングポイント２３，２５の間で溶接トーチ４を移動させ、その範囲内の２つのティーチングポイント２３，２５の間を全て修正溶接範囲２９とするものである。このとき、溶接トーチ４を、一方のティーチングポイント２３まで空走３０を行い、一方のティーチングポイント２３から他方のティーチングポイント２５までの間の修正溶接範囲２９にて修正溶接しながら移動させ、他方のティーチングポイント２５から再び空走３０を行う。
【００４８】
図２のフローチャートに戻り、次に、ステップ２００で、ロボット制御装置６は、全ての溶接不良箇所の修正溶接が正常に完了したかを確認する。すなわち、ロボット制御装置６は、修正溶接が必要な溶接不良の発生位置毎に、ステップ１００と同様に溶接因子データをリアルタイムに収集し、ステップ１１０と同様に収集した溶接因子データに基づき溶接不良の有無を判断する。
【００４９】
その後、ステップ２１０で、溶接外形検査装置９は、修正溶接した溶接不良箇所の外観を確認する。すなわち、溶接外形検査装置９は、ステップ２００での確認に合わせて、ステップ１４０と同様の外観検査により、修正した溶接不良箇所が正常に溶接されたか否かを確認し、その結果を修正溶接用レジスタ１０に記憶させる。修正溶接用レジスタ１０には、例えば、図３に示すように、アドレス「９９００００〜」に対応して、「修正溶接箇所の外形検査結果の正常／異常」が具体的に記憶される。このように、一連の修正溶接を一旦終了する。
【００５０】
以上説明したこの実施形態の溶接方法及び溶接装置によれば、溶接トーチ４を溶接ロボット３により移動させて溶接ワイヤ１１を供給しながらワークＷを自動的に溶接すると共に、その溶接中に溶接状況を監視する。そして、溶接不良の発生を検知したときは、一連の溶接サイクルが完了した後、可能であれば溶接トーチ４を溶接ロボット３により移動させて溶接ワイヤ１１を供給しながら溶接不良箇所を自動的に修正溶接する。
【００５１】
ここで、溶接状況を監視するために、溶接中に溶接トーチ４の動作に係る６つの溶接因子データが、溶接電源装置７によりリアルタイムに収集される。すなわち、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷の全ての溶接因子に係る溶接因子データがリアルタイムに収集される。そして、溶接不良の発生を検知するために、治具制御装置５及び溶接ロボット制御装置６により、収集された６つの溶接因子データの異常がそれぞれ判断され、６つの溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と、想定される７つの溶接不良モードの一つが適正に判断される。その後、修正溶接するために、判断された溶接不良モードに応じて溶接トーチ４が、治具制御装置５及び溶接ロボット制御装置６により制御される。これにより、溶接不良の状態に応じて修正溶接が行われる。この結果、溶接不良の発生と種類を適正に特定することができ、その特定された溶接不良の種類に応じて適正に修正溶接することができる。
【００５２】
また、この実施形態では、溶接中の溶接状況を監視するために、更に溶接箇所の外形がカメラ８と溶接外形検査装置９により検査される。また、溶接不良モードを判断するために、治具制御装置５及びロボット制御装置６により、収集される６つの溶接因子データの異常の有無の組み合わせから想定される７つの溶接不良モードの一つが適正に推定され、その推定結果が溶接箇所の外形の検査結果と照合されて確認される。これにより、７つの溶接不良モードの一つがより適正に判断される。この意味から、溶接不良の発生と種類をより適正に特定することができ、その特定された溶接不良の種類に応じてより適正に修正溶接することができる。
【００５３】
特に、特許文献１に記載の従来技術と比較すると、この従来技術が、単に溶接電流と溶接電圧をデータとして閾値と比較することにより溶接不良の発生を検知していたところ、本実施形態では、６つの溶接因子データの異常の有無の組み合わせから溶接不良の発生と溶接不良モードを判断している。このため、この実施形態では、溶接ビードごとに、溶接不良を一まとまりの範囲としてとらえることができ、７つの溶接不良モードを想定して、それらの一つの溶接不良モードの発生を他と区別して適正に判断することができる。
【００５４】
更に、この実施形態では、ワークＷを溶接するときに溶接ロボット３の姿勢に係るポジションデータがリアルタイムに、治具制御装置５及びロボット制御装置６により収集される。そして、溶接不良の発生が判断されたとき、その時点で収集されるポジションデータにより溶接不良の発生位置が、治具制御装置５及びロボット制御装置６により特定される。その後、修正溶接するときは、溶接不良の発生位置へ溶接トーチ４を移動させるために特定された発生位置に係るポジションデータに基づいて治具制御装置５及びロボット制御装置６により溶接ロボット３が制御される。これにより、溶接ロボット３が溶接不良の発生位置に対応した姿勢に復元され、溶接トーチ４が溶接不良箇所へ正確に戻される。この結果、溶接不良の発生位置を正確に特定することができ、溶接不良箇所を正確に修正溶接することができる。
【００５５】
特に、特許文献１に記載の従来技術と比較すると、この従来技術が、溶接不良の発生を検知した時刻データに基づいて溶接不良の発生位置を推定していたところ、この実施形態では、溶接ロボット３の姿勢に係るポジションデータにより溶接不良の発生位置を特定している。このため、この実施形態では、溶接ロボット３の動作の応答遅れなどの影響を受けることなく溶接不良の発生位置を高精度に特定することができる。また、複数の発生位置を含む所定範囲を正確に特定することができる。
【００５６】
また、この実施形態では、通常使用しているティーチングプログラムをそのまま利用し、そのプログラムの中に修正溶接が必要な溶接不良の発生位置を記憶させている。このため、修正溶接も同じティーチングプログラムに基づいて実行することができる。この意味から、修正溶接が必要な溶接不良の発生位置まで溶接トーチ４を移動させるのに、溶接トーチ４とワークＷや治具１との干渉を未然に防止することができる。また、溶接不良の発生位置からずれることなく溶接トーチ４を移動させることができる。
【００５７】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。
【００５８】
（１）前記実施形態では、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷の全てを溶接因子とし、それら溶接因子に係る６つの溶接因子データに基づいて溶接不良の発生と溶接不良モードを判断するようにした。これに対し、溶接電流、溶接電圧、短絡回数、溶接ワイヤ供給速度及び溶接ワイヤ供給負荷のうち３つ、４つ、又は５つの溶接因子とし、それら溶接因子に係る溶接因子データに基づいて溶接不良の発生と溶接不良モードを判断するようにしてもよい。この場合、想定される溶接不良モードは、本実施形態の７つよりも少なくなる。
【００５９】
（２）前記実施形態では、溶接不良モードを判断するときに、複数の溶接不良モードから推定されるの一つ溶接不良モードを溶接箇所の外形の検査結果と照合して確認するようにしたが、この溶接箇所の外形検査結果との照合確認を省略することも考えられる。
【００６０】
（３）前記実施形態では、溶接不良の発生位置を溶接ロボットの姿勢に係るポジションデータに基づいて特定するようにしたが、この溶接不良の発生位置の特定方法のみ、従来技術と同様に、溶接不良の発生を検知した時刻データに基づいて推定したり、その他の方法で特定したりすることも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
この発明は、例えば、自動車の生産ラインにおいて車体をアーク溶接するのに利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
２  アーム
３  溶接ロボット
４  溶接トーチ
５  治具制御装置（溶接不良判断手段、修正溶接制御手段、溶接不良位置特定手段）
６  ロボット制御装置（溶接不良判断手段、修正溶接制御手段、溶接不良位置特定手段）
７  溶接電源装置（溶接因子データ収集手段）
８  カメラ（溶接外形検査手段）
９  溶接外形検査装置（溶接外形検査手段）
１０  修正溶接用レジスタ
１１  溶接ワイヤ
１２  溶接ワイヤ供給機
１３  エンコーダ（溶接因子データ収集手段）
１４  エンコーダ（ポジションデータ収集手段）
１５  エンコーダ（ポジションデータ収集手段）
１６  エンコーダ（ポジションデータ収集手段）
１７  エンコーダ（ポジションデータ収集手段）
１８  エンコーダ（ポジションデータ収集手段）
１９  エンコーダ（ポジションデータ収集手段）
２６  溶接不良発生位置
２７  溶接不良終了位置
２８  修正溶接範囲
２９  修正溶接範囲
Ｗ  ワーク
【図１】
2010253538.tif 000003
【図２】
2010253538.tif 000004
【図３】
2010253538.tif 000005
【図４】
2010253538.tif 000006
【図５】
2010253538.tif 000007
【図６】
2010253538.tif 000008
【図７】
2010253538.tif 000009
【図８】
2010253538.tif 000010
【図９】
2010253538.tif 000011
【図１０】
2010253538.tif 000012
【図１１】
2010253538.tif 000013
【図１２】
2010253538.tif 000014
【図１３】
2010253538.tif 000015
【図１４】
2010253538.tif 000016
【図１５】
2010253538.tif 000017