(57)【要約】【課題】溶接製品の良否判定を適切に行うことができる溶接品質の判定方法及び溶接装置を提供する。【解決手段】第９製品に対する溶接処理における溶接品質の判定に際し、第１〜８製品の電流平均データｈ１〜ｈ８におけるｎ＝８メジアン値に基づいて、判定データ用メモリに格納された良否判定データＥが初期値に比べて小さくなるように補正され、小さくされた新たな良否判定データＥＨ（移動閾値）が溶接品質の判定に用いられる。良否判定データ（閾値）が一定の場合に、生産台数の増加に伴う溶接チップの摩耗に伴って起こり得た溶接品質に対する誤判定を回避し、判定精度を向上できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接部材に対する溶接処理により得られる製品の溶接品質を、前記溶接処理に係る複数の物理量のうち少なくとも一つの物理量で定められる閾値に基づいて判定する溶接品質の判定方法であって、
前記閾値と対比される物理量データを収集する物理量データ収集工程と、
該物理量データ収集工程で収集される物理量データについて前記製品の溶接処理毎に平均化して物理量平均データを算出する平均データ算出工程と、
該平均データ算出工程で収集された物理量平均データのうち直近の物理量平均データに基づいて前記閾値を補正する閾値補正工程とを備えたことを特徴とする溶接品質の判定方法。
【請求項２】
前記溶接処理には溶接電源が供給する溶接電流が係り、前記閾値は、前記溶接電流で定められていることを特徴とする請求項１記載の溶接品質の判定方法。
【請求項３】
被溶接部材に対する溶接処理を行い、かつ前記溶接処理により得られる製品の溶接品質を、前記溶接処理に係る複数の物理量のうち少なくとも一つの物理量で定められる閾値に基づいて判定する溶接装置であって、
前記閾値と対比される物理量データを収集する物理量データ収集手段と、
該物理量データ収集手段が収集した物理量データについて前記製品の溶接処理毎に平均化して物理量平均データを算出する平均データ算出手段と、
該平均データ算出手段が収集した物理量平均データのうち直近の物理量平均データに基づいて前記閾値を補正する閾値補正手段とを備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
前記溶接処理には溶接電源が供給する溶接電流が係り、前記閾値は、前記溶接電流で定められていることを特徴とする請求項３記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接部材に対する溶接処理により得られる製品の溶接品質を、溶接電流、溶接電圧、ワイヤ供給速度等のような溶接に係る（溶接条件が定められる）物理量（以下、適宜、溶接物理量という。）のうち少なくとも一の物理量（例えば溶接電流）で定められた閾値を利用して、判定する溶接品質の判定方法及び溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接装置の一例として、図３に示すアーク溶接機１がある（特許文献１参照）。図３に示すアーク溶接機１は、ワイヤ送給モータ２によりワイヤ３が供給される溶接トーチ４と被溶接部材５との間にアーク放電を形成させて、被溶接部材５に対して溶接処理を施すようにしている。溶接トーチ４は、着脱可能に溶接チップ６を備えている。
溶接トーチ４及び被溶接部材５はケーブル７を介して溶接電源８に接続されている。溶接電源８は、ロボット制御盤９からの電流指令値Ｂの入力を受けて、ケーブル７を介して溶接トーチ４及び被溶接部材５に溶接電流を供給する。溶接電源８は、ケーブル７、溶接トーチ４及び被溶接部材５を含んで構成される溶接回路１２を流れる電流を計測して電流計測値Ｄとしてロボット制御盤９に入力する電流センサ１３を有している。
【０００３】
ロボット制御盤９は、主演算回路１５と、電流・電圧などの溶接条件及び前記電流指令値Ｂを設定する設定部１６と、電流指令値Ｂに対応して定められた良否判定データを格納する判定データ用メモリ１７と、溶接電源８からの電流計測値Ｄを収集してこれを出力するデータ収集回路１８と、を有している。
主演算回路１５は、溶接電源８を介して溶接回路１２への電流供給制御を行い、かつ溶接電源８を介してワイヤ送給モータ２を制御し、ワイヤ送給速度を調整する。主演算回路１５は、さらに、良否判定データＥ（図４参照）及び溶接電源８からの電流計測値Ｄを比較し、この比較結果に基づいて、溶接ビードの正常、異常について、ひいては被溶接部材５に対する溶接処理により得られた製品の溶接品質を判定する。
【０００４】
良否判定データＥは、図４に示すように、電流指令値Ｂを略中心として定められる上側、下側基準電流値ｔ１Ｕ，ｔ１Ｌ間の領域に相当する正常範囲２０と、上側基準電流値ｔ１Ｕより大きい電流領域に定められたＵ１警告範囲２１及びＵ２異常範囲２２と、下側基準電流値ｔ１Ｌより小さい電流領域に定められたＬ１警告範囲２３及びＬ２異常範囲２４と、からなっている。正常範囲２０の上側基準電流値ｔ１Ｕ、下側基準電流値ｔ１Ｌは、それぞれ「電流指令値Ｂ＋１５」〔Ａ〕程度、「電流指令値Ｂ−１５」〔Ａ〕程度とされ、Ｕ１警告範囲２１・Ｕ２異常範囲２２の境界値ｔ２Ｕは「電流指令値Ｂ＋２５」〔Ａ〕程度とされ、Ｌ１警告範囲２３・Ｌ２異常範囲２４の境界値ｔ２Ｌは「電流指令値Ｂ−２５」〔Ａ〕程度とされている。
【０００５】
前記被溶接部材５に対する溶接処理に際し、溶接回路１２には、図４に示すような特性の電流が流れる。すなわち、溶接処理開始時、溶接処理終了直前にはそれぞれ急激に立上がり、立下りし、その間の部分では、前記立上がり、立下り部分に比して変化が少ない特性を示す電流が流れる。
主演算回路１５による前記判定では、溶接電源８からの電流計測値Ｄのうち立上がり、立下り部分を除いた部分を用いるようにし、本実施の形態では、前記溶接処理を開始して１秒経過した時点から所定時間が経過するまでの期間（以下、判定期間という。）Ｔにおける電流計測値Ｄを判定に用いるようにしている。
【０００６】
そして、主演算回路１５は、図４に示すように、電流計測値Ｄが、判定期間Ｔにおいて、正常範囲２０にはいっている場合、溶接ビードは正常である、ひいては製品は正常であると判定する。
また、主演算回路１５は、図４に示すように、電流計測値ＤがＵ１警告範囲２１を超えてＵ２異常範囲２２の値を示し、電流計測値ＤがＵ２異常範囲２２内の値を示す状態が継続して規定時間Ｔａ（例えば２秒）を超えた場合に、溶接ビードは異常である、ひいては製品は異常であると判定する。また、同様に、電流計測値ＤがＬ１警告範囲２３を超えてＬ２異常範囲２４の値を示し、電流計測値ＤがＬ２異常範囲２４内の値を示す状態が継続して規定時間（例えば２秒）を超えた場合に、溶接ビードは異常である、ひいては製品は異常であると判定する。
【特許文献１】特開平７−９１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記溶接品質の判定方法では、被溶接部材５に対する溶接処理に伴い溶接チップ６が摩耗し、溶接電流が製品の生産と共に低下する。一方、良否判定データＥ（判定閾値）は一定とされている。このため、良否判定を適正に行えなくなり、正常に溶接が行われているにもかかわらず、異常（不良品）と判定することが起こり得た。換言すれば、電流計測値Ｄの平均値（平均電流）の変化幅Ｇ（図５参照）が、境界値ｔ２Ｕ、ｔ２Ｌ間の範囲を上回っているため、良否判定データＥ（判定閾値）が固定されていると、正確に判定を行えなくなる。
【０００８】
本願発明者は、上記従来技術を適用した実ラインにおいて計測を行い、図５に示す計測結果を得た。図５に示す計測結果を得るための生産処理では、約７００台の製品（被溶接部材５）を対象にし、約７００台の製品（被溶接部材５）の生産までの間に、溶接チップ６を５回（図５で下方に向く矢印部分）、交換している。図５は、生産台数を横軸とし、縦軸に、図４の判定期間Ｔにおける電流計測値Ｄの平均値（平均電流）をとっている。
図５に示されるように、平均電流は、生産に伴い逓減し、溶接チップ６の交換前の平均電流は、交換直後に比べ極めて小さくなるという計測結果が得られた。そして、このように平均電流が極めて小さくなる部分（図５に楕円２５で囲む誤判定領域）では、正常に溶接が行われているにもかかわらず、異常（不良品）と判定されることが多かった。実際、本計測〔約７００台の製品（被溶接部材５）〕において、約３０％について、正常であるにもかかわらず、異常であると誤判定してしまう結果が得られた。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶接製品の良否判定を適切に行うことができる溶接品質の判定方法及び溶接装置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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、被溶接部材に対する溶接処理により得られる製品の溶接品質を、前記溶接処理に係る複数の物理量のうち少なくとも一つの物理量で定められる閾値に基づいて判定する溶接品質の判定方法であって、前記閾値と対比される物理量データを収集する物理量データ収集工程と、該物理量データ収集工程で収集される物理量データについて前記製品の溶接処理毎に平均化して物理量平均データを算出する平均データ算出工程と、該平均データ算出工程で収集された物理量平均データのうち直近の物理量平均データに基づいて前記閾値を補正する閾値補正工程とを備えたことを特徴とすることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の溶接品質の判定方法において、前記溶接処理には溶接電源が供給する溶接電流が係り、前記閾値は、前記溶接電流で定められていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、被溶接部材に対する溶接処理を行い、かつ前記溶接処理により得られる製品の溶接品質を、前記溶接処理に係る複数の物理量のうち少なくとも一つの物理量で定められる閾値に基づいて判定する溶接装置であって、前記閾値と対比される物理量データを収集する物理量データ収集手段と、該物理量データ収集手段が収集した物理量データについて前記製品の溶接処理毎に平均化して物理量平均データを算出する平均データ算出手段と、該平均データ算出手段が収集した物理量平均データのうち直近の物理量平均データに基づいて前記閾値を補正する閾値補正手段とを備えたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の溶接装置において、前記溶接処理には溶接電源が供給する溶接電流が係り、前記閾値は、前記溶接電流で定められていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１ないし４記載の発明によれば、物理量平均データのうち直近の物理量平均データに基づいて閾値を補正するので、溶接処理状況を反映した溶接品質の判定が可能となり、その分、判定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係る溶接品質の判定方法及び溶接装置を図１及び図２に基づいて説明する。なお、図３及び図４に示す部材及び部分と同等の部材及び部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜、省略する。
本一実施の形態に係るアーク溶接機１Ａは、図３に示すアーク溶接機１に比して、以下の（１）〜（３）が主に異なっている。
なお、判定データ用メモリ１７には、図４に示すのと同様の内容の良否判定データＥが図２に示すように、予め初期値として格納され、８台までの製品については、この良否判定データＥの初期値が用いられる。
（１）ロボット制御盤９が、判定期間Ｔにおける電流の平均値に相当する電流平均データを算出する平均データ算出回路３０（平均データ算出手段）を設けたこと。
（２）ロボット制御盤９は、主演算回路１５及び平均データ算出回路３０に接続される平均データ用メモリ３１を含み、平均データ用メモリ３１には電流平均データが格納され、主演算回路１５が平均データ用メモリ３１から電流平均データを読出しし得るようになっていること。
（３）主演算回路１５が、判定データ用メモリ１７に格納されている良否判定データＥを、後述するように平均データ算出手段の算出結果を利用して書換えて、書換えにより得られる新たな良否判定データＥＨを溶接品質の判定に用いること。
【００１４】
図１において、ロボット制御盤９に供えられる平均データ算出回路３０は、データ収集回路１８（物理量データ収集手段）が収集した（物理量データ収集工程）電流計測値Ｄ（物理量データ）について製品の溶接処理毎に平均化して、図２の黒丸（●）に示す電流平均データを算出する。ここで、説明の便宜上、図２に示す電流平均データについて、左から順に第１、第２、  …  、第２０電流平均データｈ１，ｈ２，  …  ，ｈ２０という。また、第１、第２、  …  、第２０電流平均データｈ１，ｈ２，  …  ，ｈ２０は製品に対応して得られるものであり、これに対応して、製品（被溶接部材５も含む。）について、便宜上、第１、第２、  …  、第２０製品という。
【００１５】
主演算回路１５（閾値補正手段）は、一の製品に対する溶接品質の判定を行う際に用いる良否判定データＥ（初期値）について、該一の製品の直前に溶接処理された８台の製品の電流平均データｈのうち、大きさが中央に当る電流平均データ（便宜上、ｎ＝８メジアン値という。）に基づいて補正する（書換える）。そして、主演算回路１５は、書換えにより得られる新たな良否判定データＥＨを用いて溶接品質の判定を行う。
例えば、第９製品に対する溶接品質の判定を行う際には、第１〜８製品の電流平均データｈ１〜ｈ８におけるｎ＝８メジアン値（この場合、電流平均データｈ１，ｈ５，ｈ８のうちいずれかの値）に基づいて、判定データ用メモリ１７に格納された良否判定データＥを補正する（書換える）。以下、第１０製品、第１１製品、  …  についても同様に、判定データ用メモリ１７に格納された良否判定データＥについて補正処理が行われる。
本実施の形態では、ｎ＝８メジアン値が請求項１の直近の物理量平均データを構成している。また、本実施の形態では、良否判定データＥ、新たな良否判定データＥＨが閾値を構成する。
【００１６】
一般に、生産台数の増加に伴い、溶接チップ６を交換しなければ、溶接チップ６の磨耗に伴い、溶接電流は小さくなることから、第９製品のように生産が進んだ段階では、第１〜８製品の電流平均データｈ１〜ｈ８に基づいて補正して得られる新たな良否判定データＥＨは、初期値に比して、小さくなる。例えば、図２に示すように、良否判定データＥの初期値を正常範囲２０の上側基準電流値ｔ１Ｕとした場合、補正により得られる新たな上側基準電流値ａ１Ｕは、生産台数の増加（図２右方向になる）に伴い、小さくなる。また、良否判定データＥの初期値を正常範囲２０の下側基準電流値ｔ１Ｌとした場合、補正により得られた新たな下側基準電流値ａ１Ｌは、生産台数の増加（図２右方向になる）に伴い、小さくなる。すなわち、補正された新たな正常範囲２０ａは、生産台数の増加（図２右方向になる）に伴い、図２に示すように小さくなる傾向（右下がり傾向）を示す。同様にして、Ｕ１警告範囲２１・Ｕ２異常範囲２２の境界値ｔ２Ｕ及びＬ１警告範囲２３・Ｌ２異常範囲２４の境界値ｔ２Ｌを含め、補正された新たな良否判定データＥＨの全体が、上述の場合と同様に右下がり傾向を示す。
【００１７】
図４に示す良否判定データＥ〔閾値〕は、生産台数の増加にかかわらず、一定の値であるのに対して、本実施の形態は、生産台数の増加に伴い、補正により得られる新たな良否判定データＥＨは図２右下がりの特性を示す。このため、本実施の形態の補正により得られる新たな良否判定データＥＨは、図４に示す良否判定データＥ〔閾値〕に対して下方向に移動するものとして捉えることもでき、本実施の形態の補正により得られる新たな良否判定データＥＨを移動閾値として表現することもできる。補正された新たな良否判定データＥＨを、適宜、移動閾値ともいう。
【００１８】
上述したように構成された溶接装置の作用について説明する。
本実施の形態では、前記被溶接部材５に対する溶接処理における溶接品質の判定に際し、第１〜８製品（被溶接部材５）については、判定データ用メモリ１７に格納された良否判定データＥの初期値が用いられ、第９製品以降の製品を対象にして良否判定データＥの補正が行われる。第９製品に対する溶接処理における溶接品質の判定に先だって、平均データ算出回路３０は、第１〜８製品の各電流平均データｈ１〜ｈ８を、データ収集回路１８からのデータに基づいて算出する（平均データ算出工程）。
【００１９】
続いて、第９製品に対する溶接処理における溶接品質の判定に際し、第１〜８製品の電流平均データｈ１〜ｈ８におけるｎ＝８メジアン値に基づいて、判定データ用メモリ１７に格納された良否判定データＥが初期値に比べて小さくなるように補正される（閾値補正工程）。そして、小さくされた新たな良否判定データＥＨ（移動閾値）が溶接品質の判定に用いられる。
【００２０】
生産台数の増加に伴う溶接チップ６の摩耗により、一般に溶接電流が小さくなり、閾値が一定である従来技術では、溶接ビードが正常であるにもかかわらず、異常製品であると判定することが起こり易かった。これに対し、本実施の形態では、第１〜８製品の電流平均データｈ１〜ｈ８におけるｎ＝８メジアン値に基づいて、良否判定データＥを補正することにより、補正により得られる良否判定データＥＨ（閾値）が生産台数の増加に伴う溶接チップ６の摩耗状況を反映した値になる。
このため、溶接ビードが正常であるにもかかわらず、異常製品であると判定してしまうような従来技術の問題点の発生を確実に回避し、判定精度を向上できる。
【００２１】
また、第１０製品に対する溶接処理における溶接品質の判定に際し、前記第９製品の例と同様にして、第２〜９製品の電流平均データｈ２〜ｈ９におけるｎ＝８メジアン値に基づいて、判定データ用メモリ１７に格納された良否判定データＥが初期値に比べて小さくなるように補正される（閾値補正工程）。そして、小さくされた新たな良否判定データＥＨ（移動閾値）が溶接品質の判定に用いられる。
以下、第１１製品、第１２製品、  …  についても同様に、判定データ用メモリ１７に格納された良否判定データＥについて補正処理が行われ、第９製品、第１０製品の場合と同様に、前記従来技術の問題点の発生を確実に回避し、判定精度を向上できる。
【００２２】
上記実施の形態では、ｎ＝８メジアン値が請求項１の直近の物理量平均データを構成しているが、ｎ＝８メジアン値に代えて、ｎ＝３メジアン値、ｎ＝１０メジアン値など他のメジアン値を用いてもよい。また、ｎ＝８メジアン値に代えて、直前の複数の物理量平均データの平均値を用いても良いし、直前の一の物理量平均データを用いてもよい。
【００２３】
上記実施の形態では、物理量データが、溶接電流（溶接）である場合を例にしたが、これに限られるものではなく、物理量データとして、電圧や電力を用いてもよい。また、物理量データとして、ワイヤ送給負荷抵抗値、ワイヤ送給速度、又はワイヤ送給量の過剰などに伴って生じる短絡の回数を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアーク溶接機を模式的に示す図である。
【図２】図１のアーク溶接機による良否判定データの補正について説明するための図である。
【図３】従来のアーク溶接機の一例を模式的に示す図である。
【図４】図３の良否判定データ用メモリに格納される良否判定データを示す図である。
【図５】図３のアーク溶接機の問題点を示すための図である。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ…アーク溶接機（溶接装置）、１５…主演算回路（閾値補正手段）、１７…判定データ用メモリ、１８…データ収集回路（物理量データ収集手段）、３０…平均データ算出回路（平均データ算出手段）。
【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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