JP2006095542A - 溶接管理システム、装置、方法、及び溶接機の溶接制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各溶接打点の欠損を確実にチェックすることができ、欠損があった場合に欠損箇所を特定しうるようにする。
【解決手段】 ロボット制御装置１０１と溶接制御装置２００は、ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って溶接電流値及びその通電時間を制御する溶接制御部２０１と、車体管理番号取得部２０２と、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該車体に付与された管理番号を含む溶接データを送信する送信部２０３とを具備する。一方、溶接管理装置４００は、車体ごとの溶接打点番号リストを保持する溶接打点番号リスト保持部４０２と、各溶接制御装置２００から受信した溶接データに含まれる車体管理番号に基づいて車体を特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と当該車体の溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する欠損判定部４０４とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多数のスポット溶接を行う場合に利用して好適な溶接管理システム、装置、方法、及び溶接機の溶接制御装置に関する。

例えば自動車の車体を溶接組み立てする製造ラインにおいては、複数のスポット溶接ロボットが配備される。各スポット溶接ロボットにはそれぞれ専用のロボット制御装置と溶接制御装置（タイマ）が接続し、これら制御装置により機械的な諸動作や溶接電流値及びその通電時間が制御される。スポット溶接ロボットの溶接分担は、装備する溶接ガンの形状や作業効率等を考慮して配分される。

特開２０００−９４１４９号公報

ところで、自動車の車体であれば１台につき２０００点を超えるような多数のスポット溶接が行われる。そのため、例えば新機種の立ち上げ時や溶接打点の振り替え時等での溶接ロボットの制御プログラムのプログラミングミスにより、スポット溶接の打点の欠損が生じるおそれがある。スポット溶接の打点の欠損は重大な品質問題となるため、スポット溶接の各打点の欠損をチェックし、欠損車両の流出を防止することが強く要求される。

特許文献１には、溶接機を制御する各溶接タイマから打点数を収集する溶接管理装置が開示されている。しかしながら、各溶接タイマからは溶接する度に打点カウンタが出力されるだけなので、同じ打点で溶接機に２回通電した場合、その見分けがつかず、溶接打点に欠損が生じるおそれがある。また、各溶接機毎の溶接打点位置と打点数とを車種毎に記憶する基礎データベースを備えるが、各溶接タイマからは溶接機Ｎｏ．、打点カウンタ、溶接データ（電流値や通電時間等）が出力されるだけなので、いま溶接タイマから出力されたデータがどの溶接打点位置のものなのかを特定することができず、上述したように同じ打点で溶接機に２回通電した場合にはずれが生じるおそれがある。さらに、溶接打点の振り替え時には基礎データベースをメンテナンスすることが不可欠となり、もしメンテナンスが不充分な場合、溶接管理そのものがまったく精度のないものとなってしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、各溶接打点の欠損を確実にチェックすることができ、欠損があった場合、その欠損箇所を特定しうるようにすることを目的とする。

本発明の溶接管理システムは、ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する溶接制御装置と、前記製造ラインの各溶接制御装置と通信可能な溶接管理装置とを有する溶接管理システムであって、前記溶接制御装置は、ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って前記溶接機を制御する制御手段と、ワークごとに付与される管理番号を取得する管理番号取得手段と、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを送信する送信手段とを具備し、前記溶接管理装置は、前記溶接制御装置から送信される溶接データを受信する受信手段と、ワークごとの溶接打点番号リストを保持する溶接打点番号リスト保持手段と、前記受信手段により受信した溶接データに含まれる管理番号に基づいてワークを特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と前記溶接打点番号リスト保持手段により保持された当該ワークの溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する欠損判定手段とを具備する点に特徴を有する。
本発明の溶接機の溶接制御装置は、ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する溶接制御装置であって、ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って前記溶接機を制御する制御手段と、ワークごとに付与される管理番号を取得する管理番号取得手段と、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを出力する出力手段とを具備する点に特徴を有する。
本発明の溶接管理装置は、ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する各溶接制御装置と通信可能な溶接管理装置であって、前記各溶接制御装置から送信される、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを受信する受信手段と、ワークごとの溶接打点番号リストを保持する溶接打点番号リスト保持手段と、前記受信手段により受信した溶接データに含まれる管理番号に基づいてワークを特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と前記溶接打点番号リスト保持手段により保持された当該ワークの溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する欠損判定手段とを具備する点に特徴を有する。
本発明の溶接管理方法は、ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する溶接制御装置と、前記製造ラインの各溶接制御装置と通信可能な溶接管理装置とにより溶接管理を行う溶接管理方法であって、前記溶接制御装置が、ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って前記溶接機を制御する手順と、前記溶接制御装置が、ワークごとに付与される管理番号を取得する手順と、前記溶接制御装置が、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを送信する手順と、前記溶接管理装置が、前記溶接制御装置から送信される溶接データを受信して、その溶接データに含まれる管理番号に基づいてワークを特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と予め保持する当該ワークの溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する手順とを有する点に特徴を有する。

本発明によれば、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及びワークに付与された管理番号を含む溶接データが各溶接制御装置から溶接管理装置に送信されるので、各溶接打点の欠損を確実にチェックすることができ、欠損があった場合、その欠損箇所を特定することができる。

以下、図面に基づいて、本発明による好適な実施形態を説明する。図１には本発明を適用した溶接管理システムの構成を示す。同図に示すように、自動車の車体の製造ラインに配備されるスポット溶接ロボット１００の溶接電流値及びその通電時間を制御する溶接制御装置（タイマ）２００と、当該製造ラインの各溶接制御装置２００と通信可能な溶接管理装置４００とがネットワーク８００を介して接続する。

図１では１つの製造ラインしか図示しないが、複数の製造ラインがある場合、溶接管理装置４００は製造ラインごとに設置されるラインホストコンピュータ３００を介して溶接データを収集する。ラインホストコンピュータ３００は、自機が管理する製造ラインの各溶接制御装置２００から後述するように出力されるデータを一時的に保管し、溶接管理装置４００からの要請に応じてデータを出力する。

スポット溶接ロボット１００の一例を説明すると、図２に示すように、スポット溶接ロボット１００（ロボット制御装置１０１を含む）はそれぞれ専用の溶接制御装置２００が接続し、スポット溶接ガンを備え、ガンアーム１１１の先端に一対の電極チップ１１２を有する。スポット溶接ロボット本体１１３はアクチュエータにより駆動される複数の関節を持ち、ロボット制御装置１０１の指令に基づいてガンアーム１１１の先端の電極チップ１１２を３次元空間内で自在に移動し、位置決めし得るようになっている。図示したスポット溶接ロボット１００では、ガンアーム１１１間に車体を形成する鋼板Ｗを挟み、溶接制御装置２００の指令に基づいて電極チップ１１２間に通電することで溶着する。このようなスポット溶接ロボット１００が自動車の車体を溶接組み立てする製造ラインの側近に必要な数だけ配備される。

図１に説明を戻すと、溶接制御装置２００において、２０１は溶接制御部であり、車体の仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って電極チップ１1２間に通電する電流値及びその通電時間を制御する。

２０２は車体管理番号取得部であり、製造ラインにある車体に付与された車体管理番号を取得する。例えば、図１では図示しないが、製造ラインの全体を管理する生産管理システムが車体ごとに車体管理番号を付与する車体管理番号付与部を具備し、そこから車体管理番号を取得するようにすればよい。車体管理番号としては、車体を特定することができるものであればよく、例えば製造日とその製造日に当該製造ラインで製造された車体の流動順番の通し番号でよい。また、製造ラインが複数ある場合には、当該製造ラインを特定することのできる記号等を組み合わせるようにすればよい。

２０５は溶接打点番号取得部であり、例えばロボット制御装置１０１が溶接打点ごとに溶接打点番号を付与する溶接打点番号付与部を具備し、そこから溶接打点番号を取得する。

２０３は送信部であり、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該車体に付与された車体管理番号を含む溶接データを送信する。

２０４は溶接品質判定部であり、各溶接打点位置での溶接品質を判定する。溶接品質判定情報は溶接打点番号及び車体管理番号に加えて溶接データに含めて送信される。スポット溶接では、電極チップ１１２間の抵抗値が通電時間とともに変化し、その抵抗値変化はスポット溶接の良否と密接に関係することが分かっているので、抵抗値変化の挙動を示す情報、例えば抵抗値変化の波形や電流値変化の波形等を取得して、溶接品質を判定すればよい。

溶接管理装置４００において、４０１は受信部であり、溶接制御装置２００から送信される溶接データを受信する。

４０２は溶接打点番号リスト保持部であり、車体ごとの溶接打点番号リストを予め保持する。

４０３は記憶部であり、受信部４０１により受信した溶接データを車体管理番号ごとに記憶する。

４０４は欠損判定部であり、記憶部４０３に記憶された溶接データに含まれる車体管理番号に基づいて車体を特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と溶接打点番号リスト保持部４０２により保持された当該車体の溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する。具体的には、車体の仕上げ工程に移ったならば（この時点ですべてのスポット溶接は終了している）、溶接打点番号リストを参照しながら、溶接データに含まれる溶接打点番号がすべて揃っているか否かをチェックし、溶接データに含まれる溶接打点番号に抜けがあった場合、その溶接打点が欠損していると判定する。

４０６は通知部であり、欠損判定部４０４により溶接打点の欠損があると判定した場合に、溶接打点の欠損があったことを警告すると共に、例えば画面表示により欠損箇所を通知する。

４０７は製造ライン停止部であり、欠損判定部４０４により溶接打点の欠損があると判定した場合に、溶接打点の欠損のあった車体が仕上げ工程にきた時点で製造ラインを停止する。

図３には、本発明を適用した溶接管理システムの具体的構成例を示す。製造ラインＡに配備される複数のスポット溶接ロボット１００（ロボット制御装置１０１を含む）と、溶接電流値及びその通電時間をそれぞれ制御する複数の溶接制御装置２００と、各溶接制御装置２００と通信可能なラインホストコンピュータ３００とがイーサネット（登録商標）８００ａを介して接続する。スポット溶接ロボット１００同士もインタロック盤１０４を介して相互に連絡可能になっている。

また、製造ラインＡの全体を管理する生産管理システム５００がライン制御盤５０１を介してイーサネット（登録商標）８００ａに接続する。例えば各ロボット制御装置１０１は、生産管理システム５００から車体の仕様ごとに予め設定されている溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データを取得して、それに従ってスポット溶接ロボット１００を制御し、溶接制御装置２００はロボット制御装置１０１の要請で電極チップ１１２間に通電する電流値及び通電時間を制御する。

また、溶接管理装置(メインホストコンピュータ)４００は、生産管理システム５００から車体ごとの溶接打点番号リストを取得して、それを保持する。

製造ラインＢについても、製造ラインＡと同様の構成となっている。

製造ラインＡ、Ｂごとに設置されたラインホストコンピュータ３００は、イーサネット（登録商標）８００ｂを介して溶接管理装置(メインホストコンピュータ)４００に接続する。これにより、溶接管理装置(メインホストコンピュータ)４００は、各製造ラインＡ、Ｂのラインホストコンピュータ３００から溶接データを収集してデータベース化することができる。

溶接管理装置(メインホストコンピュータ)４００にはイーサネット（登録商標）８００ｃを介してパーソナルコンピュータ６００からアクセスすることができ、データベース化された各製造ラインＡ、Ｂの溶接データを閲覧することができる。

また、溶接管理装置(メインホストコンピュータ)４００にはルータ９００ａ及びインターネット９００ｂを介して遠隔地のパーソナルコンピュータ７００からアクセスすることもでき、データベース化された各製造ラインＡ、Ｂの溶接データを閲覧することができる。これにより、例えば溶接管理装置(メインホストコンピュータ)４００を各工場に設置するとともに、本社のパーソナルコンピュータ７００から各工場の製造ラインの溶接データを閲覧することもでき、溶接データの一元管理を行うことができる。

以下、図４、５のフローチャートを参照して、溶接管理システムでの処理動作について説明する。図４には各溶接制御装置２００での処理動作を、図５には溶接管理装置４００での処理動作を示す。

図４に示すように、ある車体の溶接組み立てを開始する場合、ロボット制御装置１０１及び溶接制御装置２００は、生産管理システム５００から当該車体についての溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データを取得する（ステップＳ２０１）。

また、溶接制御装置２００は、当該車体に付与された車体管理番号を取得する（ステップＳ２０２）。車体管理番号としては、上述したように、例えば製造日とその製造日に当該製造ラインで製造された車体の流動順番の通し番号が用いられる。

その後、ロボット制御装置１０１及び溶接制御装置２００は、溶接教示データに従ってスポット溶接ロボット１００と溶接電流値及びその通電時間を制御する（ステップＳ２０３）。その際、ある溶接打点位置での溶接を行うときに、溶接品質情報として例えば抵抗値変化の波形を取得して溶接品質を判定する（ステップＳ２０４）。そして、当該溶接打点位置での溶接が完了したならば、その溶接打点番号及び車体管理番号に溶接品質情報を加えたものを溶接データとして溶接管理装置４００に送信する（ステップＳ２０５、Ｓ２０６）。なお、ここでは、１つの溶接打点位置での溶接が完了するたびに溶接データ送信するようにしたが、複数の溶接打点位置での溶接が完了したならば、それら各溶接打点位置での溶接データを送信するようにしてもよい。

次に、当該車体のすべての溶接が完了したか否かを判断し（ステップＳ２０７）、完了したならば、当該車体が仕上げ工程に移ったことを溶接管理装置４００に通知する（ステップＳ２０８）。例えば仕上げ工程に移ったことを通知する信号として、車体管理番号だけを溶接管理装置４００に送信するようにすればよい。

一方、図５に示すように、溶接管理装置４００は、各溶接制御装置２００から溶接データ（溶接打点番号及び車体管理番号に溶接品質情報を加えたもの）を順次受信して、それら溶接データを車体管理番号ごとに記憶部４０３に記憶する（ステップＳ３０１）。

溶接制御装置２００から車体管理番号だけを受信した場合、当該車体管理番号で特定される車体が仕上げ工程に移ったと判断し（ステップＳ３０２）、記憶部４０３から当該車体管理番号の溶接データを読み出す。そして、溶接打点番号リストを参照しながら、溶接データに含まれる溶接打点番号がすべて揃っているか否かをチェックすることにより、溶接打点の欠損の有無を判定する（ステップＳ３０３）。

照合の結果、溶接打点の欠損がなければ（ステップＳ３０４）、その旨を通知する（ステップＳ３０５）。それに対して、溶接打点の欠損があった場合（ステップＳ３０４）、溶接打点の欠損があったことを警告すると共に、例えば画面表示により欠損箇所を通知する（ステップＳ３０６）。更に製造ラインを停止する（ステップＳ３０７）ことにより、欠損車両の流出を確実に防止することができる。

以上述べたように、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び車体に付与された管理番号を含む溶接データが各溶接制御装置２００から溶接管理装置４００に送信されるようにしたので、どの車体のどの溶接打点位置における溶接データかを特定することができる。したがって、各溶接打点の欠損を確実にチェックすることができ、欠損があった場合、その欠損箇所（どの車両のどの溶接打点位置か）を特定することができる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態の機能は、コンピュータがコンピュータプログラムを実行することによっても実現される。また、コンピュータプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のコンピュータプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリ、ＲＯＭ等を用いることができる。

以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。

本発明を適用した溶接管理システムの構成を示す図である。 スポット溶接ロボットの概略構成を示す図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が電極チップまわりの断面図である。 本発明を適用した溶接管理システムの具体的構成例を示す図である。 溶接制御装置での処理動作を示すフローチャートである。 溶接管理装置での処理動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ スポット溶接ロボット
１０１ ロボット制御装置
２００ 溶接制御装置(タイマ)
２０１ 溶接制御部
２０２ 車体管理番号取得部
２０３ 送信部
２０４ 溶接品質判定部
２０５ 溶接打点番号取得部
３００ ラインホストコンピュータ
４００ 溶接管理装置(メインホストコンピュータ)
４０１ 受信部
４０２ 溶接打点番号リスト保持部
４０３ 記憶部
４０４ 欠損判定部
４０６ 通知部
４０７ 製造ライン停止部
４０８ 送信部
５００ 生産管理システム

Claims (9)

1. ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する溶接制御装置と、前記製造ラインの各溶接制御装置と通信可能な溶接管理装置とを有する溶接管理システムであって、
   前記溶接制御装置は、ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って前記溶接機を制御する制御手段と、ワークごとに付与される管理番号を取得する管理番号取得手段と、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを送信する送信手段とを具備し、
   前記溶接管理装置は、前記溶接制御装置から送信される溶接データを受信する受信手段と、ワークごとの溶接打点番号リストを保持する溶接打点番号リスト保持手段と、前記受信手段により受信した溶接データに含まれる管理番号に基づいてワークを特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と前記溶接打点番号リスト保持手段により保持された当該ワークの溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する欠損判定手段とを具備することを特徴とする溶接管理システム。
2. 前記溶接管理装置は、前記判定手段により溶接打点の欠損があると判定した場合に、溶接打点の欠損があったことを警告すると共に欠損箇所を通知する通知手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の溶接管理システム。
3. 前記溶接管理装置は、前記判定手段により溶接打点の欠損があると判定した場合に、製造ラインを停止する製造ライン停止手段を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接管理システム。
4. 前記溶接制御装置は、各溶接打点位置での溶接品質判定手段を備え、前記送信手段は、溶接打点番号及び管理番号に加えて、前記溶接品質判定手段により取得される溶接品質判定情報を溶接データに含めて送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接管理システム。
5. 製造ラインごとに設置されたラインホストコンピュータを有し、前記ラインホストコンピュータは自機が管理する製造ラインの各溶接制御装置から溶接データを収集して前記溶接管理装置に送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接管理システム。
6. 前記ワークは自動車の車体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶接管理システム。
7. ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する溶接制御装置であって、
   ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って前記溶接機を制御する制御手段と、
   ワークごとに付与される管理番号を取得する管理番号取得手段と、
   溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを出力する出力手段とを具備することを特徴とする溶接機の溶接制御装置。
8. ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する各溶接制御装置と通信可能な溶接管理装置であって、
   前記各溶接制御装置から送信される、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを受信する受信手段と、
   ワークごとの溶接打点番号リストを保持する溶接打点番号リスト保持手段と、
   前記受信手段により受信した溶接データに含まれる管理番号に基づいてワークを特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と前記溶接打点番号リスト保持手段により保持された当該ワークの溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する欠損判定手段とを具備することを特徴とする溶接管理装置。
9. ワークの製造ラインに配備される溶接機を制御する溶接制御装置と、前記製造ラインの各溶接制御装置と通信可能な溶接管理装置とにより溶接管理を行う溶接管理方法であって、
   前記溶接制御装置が、ワークの仕様ごとに予め設定された溶接打点位置及び溶接打点番号を含む溶接教示データに従って前記溶接機を制御する手順と、
   前記溶接制御装置が、ワークごとに付与される管理番号を取得する手順と、
   前記溶接制御装置が、溶接が完了した溶接打点位置の溶接打点番号及び当該ワークに付与された管理番号を含む溶接データを送信する手順と、
   前記溶接管理装置が、前記溶接制御装置から送信される溶接データを受信して、その溶接データに含まれる管理番号に基づいてワークを特定するとともに、その溶接データに含まれる溶接打点番号と予め保持する当該ワークの溶接打点番号リストとを照合して、溶接打点の欠損の有無を判定する手順とを有することを特徴とする溶接管理方法。

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