CN107790861A

CN107790861A - 点焊装置

Info

Publication number: CN107790861A
Application number: CN201710692712.8A
Authority: CN
Inventors: 青木俊道; 天方康裕
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2018-03-13
Anticipated expiration: 2037-08-14
Also published as: US20180056434A1; US11292074B2; CN107790861B; JP2018034172A; DE102017119242A1; DE102017119242B4; JP6434462B2

Abstract

点焊装置具备点焊枪和焊枪控制装置。焊枪控制装置包括：加压力控制部，其对加压力进行控制；位置控制部，其对电极的位置进行控制；以及判定部，其判定焊接的状态是否正常。位置控制部以使在通电前形成初始的加压力的电极的位置在通电后得以维持的方式控制电极驱动电动机。判定部获取加压力，基于加压力的变化倾向来判定焊接的状态是否正常。

Description

点焊装置

技术领域

本发明涉及一种点焊装置。

背景技术

在产品的制造工序中，已知的是，为了将金属的构件彼此接合而进行点焊。例如，在汽车的车身的制造中，为了将构件彼此固定而使用点焊。在汽车中，以提高燃烧消耗率为目的，车身不断轻量化。作为轻量化的方法，想到了利用轻的材质来形成要使用的构件。为了使车身轻，存在将以往的铁系的构件变更为铝系的构件的方法。在对铝系的构件进行接合时，存在激光焊接、摩擦搅拌接合以及利用粘接剂来进行接合的方法，而考虑到设备的成本或者接合位置的可靠性，通过点焊来进行接合的情况多。

在通过点焊对铝系的构件进行接合的情况下，与铁系的构件相比，存在要考虑的技术问题。例如，铝系的构件的导热性高，存在在焊接过程中热流失而被急剧冷却的情况。当构件被急剧冷却时，存在会在焊接部的内部产生裂纹的问题。

日本专利第3598683号公报中公开了利用焊枪来实施点焊时的电极的位置的控制方法。在该控制方法中，公开了以下内容：在通电过程中将焊接电极在压接方向上的位置控制为能够得到期望的质量的固定的位置。

发明内容

在点焊中，利用一对电极来夹持构件。然后，当向电极通电时，要接合的构件的边界部分熔融，熔核生成。当继续通电时，熔核生长，并且焊接部膨胀。在使用铝系的构件等的情况下，为了避免焊接部的急剧冷却，能够实施在通电过程中对构件施加高的加压力的控制。通过将加压力维持得高，能够抑制通电电阻的上升，来使焊接电流高效地集中于焊接部。

例如，如上述的日本专利文献所记载的那样，能够实施将电极的位置维持为固定的控制。但是，存在以下情况：在将电极的位置维持为固定的期间中，焊接电流变得大于期望的值。当焊接电流变大时，进入焊接部的热量变多，熔核的生长速度变得过快。在该情况下，存在加压力变得过高、最终焊接部裂开而产生迸溅的担忧。另外，上述的日本专利文献中公开了在加压力降低到规定的值时对加压力进行修正的控制。然而，在该控制中，想到了以下情况：尚未来得及进行加压力的修正，就在焊接部的内部产生裂纹等。

本发明的点焊装置具备点焊枪，其包括彼此相向地配置的一对电极以及对一对电极中的至少一方的电极进行驱动的电极驱动电动机；以及焊枪控制装置，其对点焊枪进行控制，其中，焊枪控制装置包括：加压力检测部，其检测一对电极施加于构件的加压力；加压力控制部，其对加压力进行控制；位置控制部，其对电极的位置进行控制；判定部，其判定在向电极通电的期间中焊接的状态是否正常；以及存储部，其存储与焊接有关的信息，加压力控制部以使在通电前施加于电极的加压力为预先决定的初始的加压力的方式控制电极驱动电动机，位置控制部以使在通电前形成初始的加压力的电极的位置在通电后得以维持的方式控制电极驱动电动机，判定部获取由加压力检测部检测出的加压力，基于加压力的变化倾向来判定焊接的状态是否正常，该变化倾向包括加压力增加时的加压力的斜率、加压力减少时的加压力的斜率以及加压力的最大值中的至少一个。

在上述发明中，存储部存储有加压力增加的期间中或加压力减少的期间中的加压力的大小上的加压力的斜率的判定范围，在预先决定的加压力的大小上的加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部判定为焊接的状态异常。

在上述发明中，存储部存储有开始通电后的预先决定的时间上的加压力的斜率的判定范围，在开始通电后的预先决定的时间上的加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部判定为焊接的状态异常。

在上述发明中，存储部按开始通电后的预先决定的时间间隔来存储加压力的斜率的判定范围，判定部每隔预先决定的时间间隔就判定加压力的斜率是否脱离判定范围，在加压力的斜率脱离判定范围的情况下判定为焊接的状态异常。

在上述发明中，点焊装置能够具备学习装置，该学习装置通过机器学习来设定变化倾向的判定范围。

在上述发明中，能够如下：判定部检测出加压力的斜率脱离预先决定的判定范围的情况，位置控制部停止用于维持通电后的电极的位置的控制，并且，加压力控制部以使加压力的斜率的绝对值变小的方式控制电极驱动电动机。

在上述发明中，焊枪控制装置包括用于向其它装置通知焊接的状态的通知部，在判定部判定为焊接的状态异常的情况下，通知部向其它装置通知焊接的状态异常。

附图说明

图1是实施方式中的第一点焊装置的概要图。

图2是实施方式中的第一点焊装置的框图。

图3是实施方式中的点焊枪和工件的放大概要图。

图4是实施方式中的焊枪动作控制部的框图。

图5是说明实施方式中的判定焊接的状态的第一控制和第二控制的曲线图。

图6是说明焊接的状态异常时的加压力的变化的曲线图。

图7是说明实施方式中的辅助控制的曲线图。

图8是实施方式中的判定焊接的状态的控制的流程图。

图9是说明实施方式中的判定焊接的状态的第三控制的曲线图。

图10是说明实施方式中的判定焊接的状态的第四控制的曲线图。

图11是实施方式中的第二点焊装置的概要图。

图12是实施方式中的机器学习装置的框图。

具体实施方式

参照图1至图12来说明实施方式中的点焊装置。本实施方式的点焊装置被机器人所支承。

图1中示出了本实施方式中的第一点焊装置的概要图。图2中示出了本实施方式中的第一点焊装置的框图。参照图1和图2，本实施方式的点焊装置10具备机器人12和点焊枪14。本实施方式的机器人12是具有多个关节部的多关节机器人。点焊装置10具备对机器人12和点焊枪14进行控制的控制装置15。

控制装置15包括对机器人12进行控制的机器人控制装置16以及对点焊枪14进行控制的焊枪控制装置18。机器人控制装置16和焊枪控制装置18分别包括电子控制单元，该电子控制单元具有经由总线来彼此连接的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。机器人控制装置16和焊枪控制装置18形成为能够彼此进行通信。作为控制装置，不限于该形式，也可以形成为通过一个装置来控制机器人12和点焊枪14。

点焊装置10形成为能够通过由机器人12进行驱动来变更点焊枪14的位置和姿势。在第一点焊装置10中，进行焊接的工件W固定于固定装置81。

机器人12具备：基台20，其设置于地面；以及回转台22，其形成为能够绕沿铅垂方向延伸的轴线进行旋转。机器人12包括：下部臂24，其被回转台22所支承，能够转动；以及上部臂26，其被下部臂24所支承，能够转动。另外，机器人12包括手腕部28，该手腕部28以能够旋转的方式被上部臂26所支承。机器人12包括对回转台22、下部臂24、上部臂26以及手腕部28分别进行驱动的多个机器人驱动电动机29。通过由机器人驱动电动机29进行驱动，机器人12的位置和姿势发生变化。

本实施方式的点焊装置10具备与控制装置15连接的教导操作盘42。教导操作盘42包括用于输入与机器人12和点焊枪14有关的信息的输入部43。作业者能够从输入部43向控制装置15输入动作程序、判定范围等。输入部43由键盘、拨盘等构成。教导操作盘42包括显示与机器人12和点焊枪14有关的信息的显示部44。

机器人控制装置16包括存储与机器人12的控制有关的信息的存储部52。机器人控制装置16包括对机器人驱动电动机29进行控制的机器人动作控制部53。机器人动作控制部53将基于动作程序的动作指令发送到机器人驱动电路54。机器人驱动电路54将基于动作指令的电流提供到机器人驱动电动机29。

机器人12包括用于检测机器人12的位置和姿势的机器人位置检测器56。本实施方式的机器人位置检测器56由安装于各个机器人驱动电动机29的旋转角检测器构成。机器人控制装置16接收从机器人位置检测器56输出的与旋转位置有关的信号。机器人控制装置16能够基于机器人12的位置和姿势来检测点焊枪14的位置和姿势。

图3中示出了本实施方式中的第一点焊装置的点焊枪和工件的放大概要图。参照图1至图3，点焊枪14包括配置为同轴状的一对电极30、32。点焊枪14包括可动电极30以及与可动电极30相向地配置的相向电极32。可动电极30被枪臂35所支承。相向电极32被枪臂36所支承。

点焊枪14包括对一对电极中的至少一方的电极进行驱动的电极驱动装置。本实施方式的电极驱动装置包括对可动电极30进行驱动的电极驱动电动机34。可动电极30沿着可动电极30的轴线移动。通过由电极驱动电动机34进行驱动，可动电极30朝向相向电极32移动或者向离开可动电极30的方向移动。此外，在本实施方式中，相向电极是被固定的电极，但是不限于该方式，电极驱动装置也可以形成为对两方的电极进行驱动。另外，电极驱动装置能够利用任意的机构来驱动电极。例如，电极驱动装置可以形成为利用压缩空气、控制油等流体来驱动电极。

焊枪控制装置18包括对提供到电极驱动电动机34的电流和施加于电极30、32的电压进行控制的焊枪动作控制部61。焊枪动作控制部61将基于动作程序的动作指令发送到电极驱动电路63和电压提供电路64。电极驱动电路63将基于动作指令的电流提供到电极驱动电动机34。电压提供电路64将基于动作指令的电压提供到可动电极30和相向电极32。另外，焊枪控制装置18包括存储与焊接有关的信息的存储部62。

点焊枪14包括用于检测可动电极30的位置的电极位置检测器37。本实施方式的电极位置检测器37由安装于电极驱动电动机34的编码器构成。

在进行焊接的情况下，首先，机器人动作控制部53对机器人12进行驱动。机器人12以使工件W配置于可动电极30与相向电极32之间的方式移动点焊枪14。接着，焊枪动作控制部61如箭头91所示那样将可动电极30朝向工件W移动。可动电极30与工件W抵接。焊枪控制装置18检测出可动电极30已与工件W接触。点焊枪14将工件W夹在可动电极30与相向电极32之间。

接着，点焊枪14通过向可动电极30与相向电极32之间流通电流来进行焊接。此时，在工件W的焊接部79处形成熔核78。熔核78是在多个构件的边界部分熔融之后通过冷却而凝固的部分。

本实施方式中的点焊装置在进行点焊时，一边利用一对电极30、32对工件W施加加压力，一边对焊接部79的内部进行熔融。以使可动电极30去向相向电极32的方式向电极驱动电动机34提供电流。可动电极30按压工件W，工件W被赋予加压力。

图4中示出了本实施方式中的焊枪动作控制部的框图。参照图2至图4，焊枪控制装置18具备对电极30、32施加于工件W的加压力进行检测的加压力检测部66。焊枪动作控制部61包括对加压力进行控制的加压力控制部68。另外，焊枪控制装置18包括对电极30、32的位置进行检测的位置检测部67。焊枪动作控制部61包括对电极30、32的位置进行控制的位置控制部69。

图5中示出了利用本实施方式的点焊装置来进行点焊时的相对于时间的加压力的曲线图。图5示出了焊接的状态正常时的加压力的变化。参照图2至图5，焊枪动作控制部61实施以下控制：移动可动电极30来利用可动电极30和相向电极32夹持工件W。

接着，焊枪动作控制部61的加压力控制部68实施向工件W施加预先决定的初始的加压力Ps的控制。对工件W的加压力的大小与提供到电极驱动电动机34的电流的大小对应。在本实施方式中，决定了与初始的加压力Ps对应的初始电流值。加压力控制部68对电极驱动电路63进行控制，使得电极驱动电路63向电极驱动电动机34提供初始电流值的电流。对工件W施加加压力Ps来作为第一加压力。在被施加加压力Ps之后，位置检测部67基于电极位置检测器37的输出来检测可动电极30的位置。存储部62存储施加了第一加压力Ps的可动电极30的位置。

接着，焊枪动作控制部61切换控制，使得在开始通电后也维持一对电极30、32的位置。加压力控制部68停止施加加压力Ps的控制。然后，位置控制部69开始维持当前的电极30、32的位置的控制。位置控制部69基于电极位置检测器37的输出来控制电极驱动电动机34。

这样，能够在通电开始前将加压力控制部68的控制切换为位置控制部69的控制。或者，也可以与通电开始同时地将加压力控制部68的控制切换为位置控制部69的控制。

当通电开始时，在工件W的焊接部79的内部生成熔核78。熔核78随着通电而变大。因此，工件W的焊接部79膨胀。相向电极32的位置是被固定的。为了将可动电极30的位置维持为固定，需要增大可动电极30按压工件W的力。即，需要增大加压力。

位置检测部67基于电极位置检测器37的输出来检测可动电极30的位置。位置控制部69以使可动电极30的位置得以维持的方式对提供到电极驱动电动机34的电流进行控制。即，当可动电极30向远离相向电极32的方向移动时，位置控制部69进行增加提供到电极驱动电动机34的电流的控制。另外，在熔核78收缩的期间，位置控制部69进行减少提供到电极驱动电动机34的电流的控制。这样，位置控制部69伴随熔核78的生长或收缩来进行调整提供到电极驱动电动机34的电流的控制。

在图5所示的例子中，焊枪动作控制部61在时刻ts开始通电。当通电开始时，工件W的焊接部79被加热。通过熔融热，焊接部79的中央部熔融而生成熔核78。在进行通电的期间中，随着熔核78变大，焊接部79膨胀。位置控制部69将可动电极30的位置维持为达到第一加压力Ps的位置。无处可逃的膨胀力使各枪臂35、36弹性变形。利用通过弹性变形得到的反作用力，可动电极30的加压力增大。

通过熔核78生长，加压力增加。配合熔核78的生长，提供到电极驱动电动机34的电流值增加。在时刻te停止通电之后，进入工件W的热量减少。熔核78被冷却从而逐渐收缩。位置控制部69将可动电极30的位置维持为达到第一加压力Ps的位置。当熔核78收缩时，通过各枪臂35、36的弹性变形，加压力逐渐减少。配合熔核78的收缩，提供到电极驱动电动机34的电流值减少。然后，在预先决定的时刻t5结束焊接。

位置控制部69结束将可动电极30的位置维持为固定的控制。然后，焊枪动作控制部61将可动电极30向离开工件W的方向移动。机器人动作控制部53对机器人驱动电动机29进行驱动，由此点焊枪14远离工件W。

此外，在本实施方式中，在预先决定的时刻te停止通电，但是不限于该方式，也可以实施在维持规定的电流值之后逐渐降低电流值的控制。例如，在以铝为主成分来形成工件W的情况下，也可以在通过通电使熔核78膨胀之后，不切断电流的提供而是逐渐减少电流值。

图6中示出了在实施点焊时焊接的状态发生异常的情况下的加压力的曲线图。曲线图A是焊接的状态正常的情况下的曲线图。曲线图B～D是焊接的状态发生异常的情况下的曲线图。

曲线图B示出了熔核的冷却速度快的情况。在该情况下，加压力的减少速度变快。例如，在要焊接的构件是以铝为主成分的构件的情况下，当熔核的温度在短时间内就减少时，存在以下情况：由于在熔核的内部产生的残留应力，而在熔核的内部产生裂纹。这样，为了确保焊接的质量，优选的是避免使熔核在极短的时间内收缩。

曲线图C示出了在熔核生长的中途焊接部破裂的情况。即，示出了在焊接部处产生被称为溅散的现象的情况。在该情况下，加压力的最大值变小。另外，加压力的减少速度变快。曲线图D示出了提供到电极的电流值过大的情况。在该情况下，熔核过于膨胀。最终，焊接部裂开而产生迸溅。在该情况下，加压力的最大值变大。另外，加压力的增加速度和减少速度变快。

当像这样焊接发生异常时，加压力的变化倾向发生变化。在本实施方式中，将加压力增加时的加压力的斜率、加压力减少时的加压力的斜率以及加压力的最大值中的至少一个用作变化倾向。

参照图2，本实施方式的焊枪控制装置18具备判定焊接的状态是否正常的判定部70。判定部70计算实施焊接时的变化倾向。然后，判定部70基于实际的变化倾向和预先决定的判定范围来判定焊接的状态是否正常。在变化倾向脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。变化倾向的判定范围是预先决定的，存储在存储部62中

参照图2和图5，判定部70实施基于加压力的斜率来进行判定的第一控制。判定部70在预先决定的时刻t1进行加压力增加时的加压力的斜率的判定。另外，判定部70在预先决定的时刻t3进行加压力减少时的加压力的斜率的判定。

加压力检测部66在预先决定的时刻检测提供到电极驱动电动机34的电流值。加压力检测部66能够基于提供到电极驱动电动机34的电流值来估计加压力P。

判定部70获取时刻t1下的加压力P1和时刻t2下的加压力P2。判定部70计算时刻t1下的加压力的斜率((P2-P1)/Δt)。时刻t1和时刻t2是预先决定的，存储在存储部62中。或者，计算加压力的斜率时的时间宽度Δt是预先决定的，存储在存储部62中。

参照图6，例如在产生曲线图D的迸溅的情况下，加压力增加时的斜率变得比曲线图A的正常的焊接的状态的斜率大。在本实施方式中，存储部62存储有开始通电后的预先决定的时间上的加压力的斜率的判定范围。判定部70将加压力的斜率与加压力的斜率的判定范围进行比较。在加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。

参照图2和图5，在时刻t3也能够实施同样的控制。判定部70获取时刻t3下的加压力P3和时刻t4下的加压力P4。判定部70计算加压力减少时的斜率((P4-P3)/Δt)。在该加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。

参照图6，例如，在曲线图B～D中，加压力减少时的加压力的斜率变得比曲线图A的正常状态下的加压力的斜率小(斜率的绝对值变大)。在加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部70能够判定为焊接的状态异常。

判定部70的判定能够在正在进行通电的期间和通电结束的期间的任意的时期实施。即，能够在开始通电后的任意的时期实施。另外，在图5所示的例子中，在加压力增加的期间进行一次第一控制，在加压力减少的期间进行一次第一控制。实施第一控制的次数不限于该方式，能够在加压力增加的期间或加压力减少的期间实施多次第一控制。另外，判定部也可以在多个时刻计算多个加压力的斜率，利用多个斜率的平均值来进行判定。或者，判定部也可以使用多个斜率中的加压力的斜率的最大值或最小值来进行判定。

接着，说明本实施方式中的第二控制。参照图2和图5，在第二控制中，判定部70将最大的加压力Pmax用作变化倾向。在加压力最大时，加压力的斜率为零。在加压力的斜率从正的值变为零时，判定部70能够判定为加压力最大。判定部70基于加压力的最大值来判定焊接的状态是否正常。最大的加压力Pmax的判定范围是预先决定的，存储部62能够事先存储判定范围。判定部70能够基于从加压力检测部66输出的加压力来检测最大的加压力Pmax。

参照图6，在曲线图C的情况下，加压力的最大值变得比曲线图A的正常的焊接的状态的加压力的最大值小。另外，在曲线图D中，加压力的最大值变得比曲线图A的正常的焊接的状态的加压力的最大值大。因此，判定部70能够基于实际检测出的加压力的最大值和判定范围来判定焊接的状态是否正常。在加压力的最大值脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。在曲线图C的情况下，判定部70能够判定熔核是否充分生长。在曲线图D的情况下，判定部70能够判定是否熔融电流变得过大而熔核过于膨胀。

参照图2，本实施方式中的焊枪控制装置18具备向其它装置通知焊接的状态的通知部71。在判定部70判定为焊接的状态异常的情况下，通知部71向其它装置通知焊接的状态异常。本实施方式中的通知部71借助机器人控制装置16来向教导操作盘42通知焊接的状态。显示部44能够显示焊接的状态。例如，显示部44显示出焊接发生异常，来向作业者进行通知。

作为通知部71通知焊接的状态的其它装置，能够采用任意的装置。例如，在控制装置15与配置于其它场所的制造管理装置连接的情况下，也可以向制造管理装置发送焊接的异常信号。

或者，通知部71向焊枪动作控制部61和机器人控制装置16通知焊接发生了异常。焊枪动作控制部61停止焊接作业，机器人动作控制部53能够停止机器人12的驱动。或者，在焊接的状态异常时，也可以在显示部44显示焊接的异常，并且继续之后的焊接的作业。此外，在焊接的状态异常时，不限于向其它装置进行通知的控制，能够实施任意的控制。

另外，本实施方式的控制装置15在判定部70判定为焊接的状态异常的情况下，能够实施对加压力进行校正的辅助控制。首先，说明在加压力减少的期间中实施辅助控制的例子。在加压力减少的期间中，有时加压力的斜率会变得过小。换言之，有时加压力的斜率的绝对值会变得过大。参照图6，曲线图B示出了熔核78被急剧冷却的例子。例如，在曲线图B中，在为了抑制熔核的急剧冷却而向电极30、32提供电流的情况下，由于规定的原因，焊接电阻上升而焊接电流的流动恶化。

图7中示出了说明本实施方式中的辅助控制的曲线图。曲线图F与前述的曲线图B同样地示出了熔核78被急剧冷却的情况。判定部70检测出在加压力减少的期间中加压力的斜率脱离预先决定的判定范围。在此处的例子中，判定部70在时刻t6检测出加压力的斜率脱离预先决定的判定范围。位置控制部69停止维持可动电极30的位置的控制。然后，加压力控制部68实施抑制加压力的减少的控制。加压力控制部68以使加压力的斜率的绝对值变小的方式控制电极驱动电动机。

加压力控制部68实施将可动电极30朝向工件W按压的控制。本实施方式中的加压力控制部68增加提供到电极驱动电动机34的电流的大小，使得以预先决定的增加量来增加加压力。加压力的增加量与提供到电极驱动电动机34的电流的增加量之间的关系是预先决定的，被存储在存储部62中。

或者，加压力控制部68从加压力检测部66获取加压力。然后，加压力控制部68也可以将提供到电极驱动电动机34的电流增加，直到加压力的斜率变为预先决定的斜率为止。在该情况下，例如，加压力控制部68以预先决定的增加量来增加电流。加压力控制部68以规定的时间为间隔来获取加压力，计算加压力的斜率。然后，在加压力的斜率未到达预先决定的斜率的情况下，加压力控制部68能够再实施将电流值增加的反馈控制。

曲线图E与实施辅助控制时的例子对应。在时刻t6，停止将可动电极30的位置维持为固定的控制，开始抑制加压力的减少的控制。在图7所示的例子中，加压力控制部68以使停止维持电极的位置的控制时的加压力得以维持的方式对供给到电极驱动电动机34的电流进行控制。当加压力被维持为固定时，通电电阻不降低，因此能够对熔核充分地供给热。

在加压力减少的期间中加压力的斜率变得过小时，通过实施辅助控制，能够抑制熔核的骤冷。加压力的变动变得顺畅，因此能够避免在熔核78的内部产生的残留应力的急剧变化。其结果，能够抑制在熔核78的内部产生裂纹。通过实施辅助控制，能够抑制焊接的质量的劣化。特别是，即使检测加压力并在加压力减少到规定的值之后对加压力进行校正，也存在校正来不及的情况。在本实施方式中，基于加压力的斜率来进行判定，因此能够在较早的时期检测出焊接的异常。因此，能够在较早的时期抑制熔核的骤冷。

此外，在上述的辅助控制中，说明了使加压力逐渐减少的控制以及将加压力维持为大致固定的控制，但是不限于该方式，辅助控制也可以包括使加压力逐渐增加的控制。

接着，说明在加压力增加的期间中实施的辅助控制。在加压力增加的期间中，存在加压力的斜率变得过大的情况。在图6的曲线图D中，熔融电流变大，因此加压力的增加速度变大。判定部70检测出在加压力增加的期间中加压力的斜率脱离预先决定的判定范围。位置控制部69停止维持通电后的电极的位置的控制。然后，加压力控制部68能够以使加压力的斜率变小的方式控制电极驱动电动机34。

例如，加压力控制部68能够减少提供到电极驱动电动机34的电流，使得以预先决定的减少量来减少加压力。加压力的减少量与提供到电极驱动电动机34的电流的减少量之间的关系是预先决定的，被存储在存储部62中。或者，加压力控制部68从加压力检测部66获取加压力。加压力控制部68能够减少提供到电极驱动电动机34的电流，直到加压力的斜率变为预先决定的斜率为止。或者，加压力控制部68能够以使加压力大致固定的方式控制电极驱动电动机34。

通过在加压力增加的期间中实施辅助控制，能够抑制熔核的急剧生长。例如，在图6的曲线图D中，熔融电流大，熔核过于膨胀。在这种情况下，通过实施辅助控制，能够减小加压力的增加速度。能够抑制熔核变得过大，因此能够抑制迸溅的产生等。

此外，在上述的加压力增加的期间中实施的辅助控制中，说明了抑制加压力的增加速度的控制以及将加压力维持为大致固定的控制，但是不限于该方式，辅助控制也可以包括使加压力逐渐减少的控制。

图8中示出了本实施方式中的进行焊接的状态的判定的控制以及辅助控制的流程图。在开始图8所示的控制之前，由机器人12和点焊枪14进行驱动，工件W被一对电极30、32所夹持。

在步骤111中，加压力控制部68通过将电极驱动电动机34驱动来将工件W加压到第一加压力。

接着，在步骤112中，在达到第一加压力之后，停止加压力控制部68的控制。位置控制部69开始将可动电极30的位置维持为固定的控制。在步骤113中，焊枪动作控制部61开始通电。此时，焊枪动作控制部61进行控制使得预先决定的电流值的电流流过电极30、32。

接着，在步骤114中，加压力检测部66在预先决定的条件的时期检测施加于工件W的加压力。在步骤115中，判定部70基于所检测出的加压力来计算加压力的变化倾向。例如，在第一控制中，判定部70计算加压力的斜率来作为变化倾向。

接着，在步骤116中，判定部70判定变化倾向是否脱离判定范围。在变化倾向处于判定范围内的情况下，能够判别为焊接在正常的状态下进行，因此结束该控制。在步骤116中，在变化倾向脱离了判定范围的情况下，能够判定为焊接的状态异常。在该情况下，控制转变为步骤117。

在步骤117中，判定是否实施辅助控制。作业者能够预先将是否实施辅助控制的信息输入到焊枪控制装置18。在步骤117中，在不实施辅助控制的情况下，控制转变为步骤118。

在步骤118中，通知部71将焊接发生了异常的信号通知给机器人控制装置16。机器人控制装置16将焊接发生了异常的信号发送到教导操作盘42。然后，显示部44显示焊接发生了异常。在步骤117中实施辅助控制的情况下，控制转变为步骤119。

在步骤119中，焊枪动作控制部61判定当前的状态是否为加压力减少的期间中。在当前的状态为加压力减少的期间中的情况下，控制转变为步骤120。在当前的状态为加压力增加的期间中的情况下，控制转变为步骤121。

在步骤120、121中，实施辅助控制。在步骤120中，实施增加提供到电极驱动电动机34的电流的控制，使得抑制加压力的减少速度。在步骤121中，实施减少提供到电极驱动电动机34的电流的控制，使得抑制加压力的增加速度。然后，直到焊接完成为止持续进行这些辅助控制。

图9中示出了说明判定焊接的状态的第三控制的曲线图。在第三控制中，判定部70并不基于开始通电后的预先决定的时间上的加压力的斜率来进行判定，而是基于检测出的加压力处的加压力的斜率来进行判定。

存储部62中预先存储有加压力的大小上的加压力的斜率的判定范围。在开始通电后的预先决定的时刻t7，加压力检测部66检测加压力P61。另外，加压力检测部66检测时间宽度Δt后的时刻下的加压力P62。

判定部70基于加压力增加的期间的加压力P61、加压力P62以及时间宽度Δt，来计算加压力P61处的加压力的斜率。判定部70获取加压力P61处的斜率的判定范围。在加压力P61处的斜率脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。

加压力减少的期间也同样地，加压力检测部66检测加压力P71、P72。判定部70获取加压力P71处的斜率的判定范围。判定部70计算加压力P71处的加压力的斜率。在加压力P71处的加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。

参照图6，曲线图D的预先决定的加压力处的加压力的斜率与曲线图A的预先决定的加压力处的加压力的斜率不同。另外，在曲线图B、C中，在加压力减少的期间中，预先决定的加压力处的加压力的斜率与曲线图A的斜率不同。这样，判定部70能够基于加压力的大小上的加压力的斜率的判定范围来进行判定。

此外，在上述的第三控制中，决定了进行加压力的测定的时刻，但是不限于该方式。例如，也可以预先决定进行判定的加压力并存储到存储部62。加压力检测部66每隔预先决定的时间间隔就检测加压力P。然后，判定部70也可以在加压力变为进行判定的大小的情况下进行焊接的状态的判定。

图10中示出了说明判定焊接的状态的第四控制的曲线图。在第四控制中，每隔预先决定的时间间隔就重复实施上述的第一控制。即，在进行通电的期间中，持续重复第一控制。

在时刻ts开始通电之后，每隔预先决定的时间间隔Δt，加压力检测部66对加压力进行检测，判定部70实施加压力的斜率的判定。例如，判定部70判定时刻ts至时刻t81的加压力的斜率，判定时刻t81至时刻t82的加压力的斜率，并且重复进行这种判定。各个区间中的加压力的斜率的判定范围是预先决定的，被存储在存储部62中。在各个区间中加压力的斜率脱离判定范围的情况下，判定部70判定为焊接的状态异常。通过实施该控制，能够在时间序列上判定加压力的变化。在第四控制中，能够比第一控制更准确地判定焊接的状态。或者，在第四控制中，能够尽早发现焊接的状态的异常。

在图10所示的例子中，重复实施第一控制，但是不限于该方式，也可以重复实施第三控制。

在上述的实施方式中，加压力检测部66基于提供到电极驱动电动机34的电流的大小来检测加压力，但是不限于该方式，加压力检测部66能够通过任意的控制来估计加压力。

图11中示出了本实施方式中的第二点焊装置的电极的部分的放大概要图。在第二点焊装置11中，在电极驱动电动机34的输出轴上配置有转矩传感器38。加压力检测部66能够基于转矩传感器38的输出来检测加压力。也可以通过像这样配置转矩传感器38来检测实际的加压力。另外，转矩传感器38例如能够配置于对可动电极30进行驱动的滚珠丝杠的周围。

本实施方式的变化倾向的判定范围能够预先决定。能够基于实施工件的焊接时的结果来设定变化倾向的判定范围。另外，能够通过学习多个结果来设定变化倾向的判定范围。接着，说明通过机器学习来设定判定范围的方法。

参照图1和图2，本实施方式中的控制装置15具备机器学习装置19。机器学习装置19具有包括CPU等的电子控制单元。机器学习装置19与焊枪控制装置18连接。机器学习装置19形成为能够从焊枪控制装置18获取与焊接有关的信息。此外，也可以是，机器人控制装置16或焊枪控制装置18具有机器学习装置19的功能。

机器学习器具有以下功能：通过分析来从输入到装置的数据的集合提取其中有用的规则、知识表述、判断基准等，输出其判断结果，并且进行知识的学习。其手法各种各样，但大致分为“有监督学习”、“无监督学习”以及“强化学习”。并且，存在以下被称为“深度学习”的手法：在实现上述手法的基础上，对特征量本身的提取进行学习。

在有监督学习中，向机器学习装置大量提供规定的输入与结果(标签)的数据的组，由此能够学习这些数据组所具有的特征，从而归纳性地获得根据输入来估计结果的模型、即输入与结果的相关性。能够使用神经网络等算法来实现上述学习。

无监督学习是指以下手法：仅将输入数据大量提供给机器学习装置，由此学习输入数据是如何分布的，即使不提供对应的监督输出数据也学习对输入数据进行压缩、分类、整形等的装置。能够将这些数据组所具有的特征在相似者之间进行聚类分析等。使用该结果来进行设置某种基准并使其最优化那样的输出分配，由此能够实现输出的预测。另外，作为“无监督学习”与“有监督学习”的中间性的问题设定，还存在被称为“半监督学习”的手法。在仅部分存在输入与输出的数据的组、除此以外是仅有输入的数据的情况下符合这种情况。

在强化学习中，如以下那样设定问题。

·机器学习装置观测环境的状态，决定行动。

·环境按照某种规则发生变化，并且也存在自己的行动使环境发生变化的情况。

·在每次行动时都有奖励信号返回来。

·想要最大化的是涉及将来的(折扣)奖励的总和。

·从完全不知道或者只是不完全地知道行动所引起的结果的状态开始学习。机器学习装置实际动作才能够得到其结果来作为数据。也就是说，需要一边反复试验一边探索最佳的行动。

·也能够将如模仿人的动作那样进行了事先学习(前述的有监督学习、逆向强化学习之类的手法)的状态作为初始状态，来从好的开始地点开始学习。

强化学习是指以下方法：不仅学习判定、分类，还学习行动，由此基于行动给与环境的相互作用来学习适当的行动、即为了使将来得到的奖励最大而进行学习。这表示在本实施方式中能够获得对未来产生影响那样的行动。例如，以Q学习的情况来继续说明，但是不限于此。

Q学习是以下方法：学习在某种环境状态s下选择行动a的价值Q(s，a)。也就是说，在某种状态s时，只要将价值Q(s，a)最高的行动a选作最佳的行动即可。但是，最初，关于状态s与行动a的组合，完全不知道价值Q(s，a)的正确的值。因此，智能体(行动主体)在某种状态s下选择各种行动a，并对此时的行动a给与奖励。由此，智能体逐渐学习更好的行动的选择、即正确的价值Q(s，a)。

行动的结果是想要使涉及将来地得到的奖励的总和最大化，因此，最终目标是使得Q(s，a)＝E[Σγ^tr_t](在按照最佳的行动发生状态变化时取期待值。当然，尚不知道该期待值，因此必须一边探索一边学习)。例如能够通过下式(1)来表示这种价值Q(s，a)的更新式。

在此，s_t表示时刻t下的环境的状态，a_t表示时刻t下的行动。通过行动a_t，状态变化为s_t+1。r_t+1表示通过该状态的变化而得到的奖励。另外，带有max的项为在状态s_t+1下将选择当时知道的Q值最高的行动a时的Q值与γ相乘而得到的项。γ是0<γ≤1的参数，被称为折扣率。α是学习系数，设为0<α≤1的范围。

该式表示了以下方法：基于作为实验a_t的结果而返回来的奖励r_t+1，来对状态s_t下的行动a_t的评价值Q(s_t，a_t)进行更新。示出了以下情况：与状态s下的行动a的评价值Q(s_t，a_t)相比，如果基于奖励r_t+1和行动a的下一个状态下的最好的行动max a的评价值Q(s_t+1，max a_t+1)大，则使Q(s_t，a_t)变大，相反地，如果基于奖励r_t+1和行动a的下一个状态下的最好的行动max a的评价值Q(s_t+1，max a_t+1)小，则使Q(s_t，a_t)也变小。也就是说，使某种状态下的某种行动的价值接近基于作为结果而即时返回的奖励以及该行动的、下一个状态下的最好的行动的价值。

Q(s，a)在计算机上的表达方法包括以下方法：针对全部状态行动对(s，a)，将Q的值保持为表(行动价值表)；以及准备对Q(s，a)进行近似那样的函数。在后者的方法中，能够通过利用随机梯度下降法等手法逐渐调整近似函数的参数来实现前述的更新式。作为近似函数，能够使用神经网络。

图12中示出了实施方式中的机器学习装置的框图。参照图2和图12，本实施方式的机器学习装置19在设定了初始的判定范围之后，通过强化学习来更新判定范围。机器学习装置19具备输入部83、状态获取部84以及学习部85。另外，机器学习装置19具备意思决定部88和存储部89。存储部89存储与机器学习有关的任意的信息。

状态获取部84从焊枪控制装置18获取与进行焊接时的点焊的状态有关的数据。在本实施方式中，状态获取部84获取进行判定时的点焊装置的状态。另外，作业者借助输入部83来向学习部85输入焊接的检查结果等与焊接的质量有关的信息。

学习部85通过学习来设定评价函数(行动价值)。学习部85基于所输入的信息来更新行动价值表。本实施方式的行动价值表是包含通过学习而设定的评价函数、奖励、点焊装置的状态的数据以及工件的检查结果的表。

奖励计算部86基于获取到的信息来设定奖励。例如，作业者实施实际进行焊接的构件的检查。作业者将检查结果输入到机器学习装置19。奖励计算部86能够设定熔核径越接近期望的大小则越大的奖励。另外，能够在焊接后实施焊接部的拉伸强度试验。奖励计算部86能够设定拉伸强度越大则越大的奖励。或者，奖励计算部86能够设定在焊接部的内部不产生裂纹的情况下大的奖励。

函数更新部87基于获取到的信息以及由奖励计算部86设定的奖励来更新行动的评价函数。在此，行动相当于判定范围。意思决定部88基于由学习部85设定的评价函数来设定判定范围。例如，意思决定部88能够选定行动价值高的判定范围。

通过像这样利用机器学习来设定判定范围，能够以适当的判定范围来进行判定。另外，在如上述的第三控制那样基于时间序列来设定判定范围的情况下，要处理的数据的个数变多，因此机器学习有效。通过基于时间序列来设定判定范围，能够获取理想的加压力的变化。

本实施方式中的点焊枪被机器人所支承，但是不限于该方式，能够被任意的装置所支承。例如，也可以形成为：点焊枪固定于固定装置，机器人对工件进行移动。

根据本发明，能够提供在实施焊接的期间中判定焊接的状态的点焊装置。

在上述的各个控制中，能够在不变更功能和作用的范围内适当变更步骤的顺序。另外，上述的实施方式能够适当组合。

在上述的各个图中，对同一或相等的部分标注同一标记。此外，上述的实施方式是例示的，不对发明进行限定。另外，在实施方式中，包括权利要求书所示的实施方式的变更。

Claims

1.一种点焊装置，具备：

点焊枪，其包括彼此相向地配置的一对电极以及对所述一对电极中的至少一方的电极进行驱动的电极驱动电动机；以及

焊枪控制装置，其对点焊枪进行控制，

其中，焊枪控制装置包括：加压力检测部，其检测所述一对电极施加于构件的加压力；加压力控制部，其对所述加压力进行控制；位置控制部，其对所述电极的位置进行控制；判定部，其判定在向所述电极通电的期间中焊接的状态是否正常；以及存储部，其存储与焊接有关的信息，

所述加压力控制部以使在通电前施加于所述电极的加压力为预先决定的初始的加压力的方式控制所述电极驱动电动机，

所述位置控制部以使在通电前形成初始的加压力的所述电极的位置在通电后得以维持的方式控制所述电极驱动电动机，

所述判定部获取由所述加压力检测部检测出的加压力，基于加压力的变化倾向来判定焊接的状态是否正常，该变化倾向包括加压力增加时的加压力的斜率、加压力减少时的加压力的斜率以及加压力的最大值中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的点焊装置，其特征在于，

所述存储部存储有加压力增加的期间中或加压力减少的期间中的加压力的大小上的加压力的斜率的判定范围，

在预先决定的加压力的大小上的加压力的斜率脱离判定范围的情况下，所述判定部判定为焊接的状态异常。

3.根据权利要求1所述的点焊装置，其特征在于，

所述存储部存储有开始通电后的预先决定的时间上的加压力的斜率的判定范围，

在开始通电后的预先决定的时间上的加压力的斜率脱离判定范围的情况下，所述判定部判定为焊接的状态异常。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的点焊装置，其特征在于，

所述存储部按开始通电后的预先决定的时间间隔来存储加压力的斜率的判定范围，

所述判定部每隔预先决定的时间间隔就判定加压力的斜率是否脱离判定范围，在加压力的斜率脱离判定范围的情况下判定为焊接的状态异常。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的点焊装置，其特征在于，

具备学习装置，该学习装置通过机器学习来设定所述变化倾向的判定范围。

6.根据权利要求1所述的点焊装置，其特征在于，

所述判定部检测出加压力的斜率脱离预先决定的判定范围的情况，

所述位置控制部停止用于维持通电后的电极的位置的控制，并且，所述加压力控制部以使加压力的斜率的绝对值变小的方式控制电极驱动电动机。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的点焊装置，其特征在于，

焊枪控制装置包括用于向其它装置通知焊接的状态的通知部，

在所述判定部判定为焊接的状态异常的情况下，所述通知部向其它装置通知焊接的状态异常。