JP2012110911A - 溶接システム、溶接制御装置及び溶接異常の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ロボットを用いて行う溶接において、溶接異常の検出を適切に行うこと。
【解決手段】溶接機器１５によって溶接を行う溶接ロボット１０と溶接機器１５へ溶接電力を供給する電源部３２とを制御部５１によってそれぞれ制御する。また、溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方を含む溶接情報が所定の条件を満たす場合に、溶接機器１５による溶接の異常状態を異常検出部５２によって検出する。異常検出部５２は溶接機器１５による溶接の異常状態を検出する所定の条件を、制御部５１の制御状態に応じて変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接システム、溶接制御装置及び溶接異常の検出方法に関する。

溶接機器を取り付けた溶接ロボットを制御し、溶接機器を移動させながら溶接作業を行う溶接システムが知られている。このような溶接システムは、省人化の面から多用されているが、溶接不良などの溶接異常を発生させることがある。

そこで、溶接異常を判定するために、種々の方法が提案されている。例えば、溶接電流や溶接電圧が予め設定された範囲にあるかを判定し、その結果を出力する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、溶接電流と溶接電圧から求めた演算結果が予め設定された範囲にない場合に警告信号を出力する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０４−２３７５６５号公報 特開２００５−２３８２６７号公報

しかしながら、上記した従来技術では、溶接が異常でないにも関わらず、溶接異常を検出する恐れや、溶接が異常であるにも関わらず、溶接異常を検出しない恐れがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、溶接異常の検出を適切に行うことができる溶接システム、溶接制御装置及び溶接異常の検出方法を提供することを目的とする。

本願の開示する溶接システムは、一つの態様において、溶接機器を有する溶接ロボットと、前記溶接機器へ溶接電力を供給する電源部と、前記溶接ロボット及び前記電源部を制御して、前記溶接機器による溶接を実行させる制御部と、溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方の情報を含む溶接情報を検出する溶接情報検出部と、前記溶接情報検出部によって検出された溶接情報が所定の条件を満たす場合に、前記溶接機器による溶接の異常状態を検出する異常検出部とを備え、前記異常検出部は、前記溶接ロボット及び前記電源部のうち少なくとも一方に対する前記制御部の制御状態に応じて、前記所定の条件を変更する。

また、本願の開示する溶接制御装置は、一つの態様において、溶接機器を有する溶接ロボットと前記溶接機器へ溶接電力を供給する電源部とそれぞれを制御して、前記溶接機器による溶接を実行させる制御部と、溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方の情報を含む溶接情報が所定の条件を満たす場合に、前記溶接機器による溶接の異常状態を検出する異常検出部とを備え、前記異常検出部は、前記溶接ロボット及び前記電源部のうち少なくとも一方に対する前記制御部の制御状態に応じて、前記所定の条件を変更することを特徴とする。

また、本願の開示する溶接異常の検出方法は、一つの態様において、溶接機器を有する溶接ロボットと前記溶接機器へ溶接電力を供給する電源部とをそれぞれ制御して、前記溶接機器による溶接を実行させる制御工程と、溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方の情報を含む溶接情報を検出する溶接情報検出工程と、前記溶接情報検出工程によって検出された溶接情報が所定の条件を満たす場合に、前記溶接機器による溶接の異常状態を検出する異常検出工程とを含み、前記異常検出工程は、前記溶接ロボット及び前記電源部のうち少なくとも一方に対する前記制御工程による制御状態に応じて、前記所定の条件を変更する。

本願の開示する溶接システム、溶接制御装置及び溶接異常の検出方法の一つの態様によれば、溶接異常の検出を適切に行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る溶接システムのブロック図である。 図２は、実施例１に係る溶接システムの外観模式図である。 図３は、実施例１に係る溶接システムの詳細ブロック図である。 図４は、処理パラメータ決定部のブロック図である。 図５は、判定パラメータ決定部のブロック図である。 図６は、情報処理部のブロック図である。 図７は、電流波形解析部による検出処理の説明図である。 図８は、電圧波形解析部による検出処理の説明図（その１）である。 図９は、電圧波形解析部による検出処理の説明図（その２）である。 図１０は、異常判定部によって実行される異常判定処理の手順を示すフローチャートである。 図１１Ａは、アーク溶接の異常状態を示す模式図（その１）である。 図１１Ｂは、アーク溶接の異常状態を示す模式図（その２）である。 図１１Ｃは、アーク溶接の異常状態を示す模式図（その３）である。 図１２Ａは、ワイヤ切れによる溶接電流の変動を示す図である。 図１２Ｂは、ワイヤ切れによる溶接電圧の変動を示す図である。 図１３Ａは、コンタクトチップと母材間の距離増加による溶接電流の変動を示す図である。 図１３Ｂは、コンタクトチップと母材間の距離増加による溶接電圧の変動を示す図である。 図１４Ａは、コンタクトチップと母材間の距離減少による溶接電流の変動を示す図である。 図１４Ｂは、コンタクトチップと母材間の距離減少による溶接電圧の変動を示す図である。 図１５は、実施例２に係る溶接制御装置の詳細ブロック図である。 図１６は、実施例２に係るフィルタのブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する溶接システム、溶接制御装置及び溶接異常の検出方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例における例示で本発明が限定されるものではない。

まず、実施例１に係る溶接システムについて、図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係る溶接システムのブロック図である。

図１に示すように、実施例１に係る溶接システム１は、溶接ロボット１０と、電源装置３０と、溶接制御装置５０とを備える。

溶接制御装置５０は、溶接ロボット１０及び電源装置３０を制御することによって、被溶接部材である母材Ｗに対して溶接を行う。具体的には、溶接制御装置５０の制御部５１は、多関節リンク構造の溶接ロボット１０を制御して、溶接ロボット１０のロボットアームの先端に取り付けた溶接機器１５の位置や姿勢を変化させる。また、溶接制御装置５０の制御部５１は、電源装置３０の電源部３２を制御して、溶接に必要な溶接電力を電源部３２から溶接機器１５へ供給させる。これによって、母材Ｗに対する溶接が行われる。

さらに、溶接制御装置５０は、母材Ｗに対する溶接の異常状態を検出する異常検出部５２を備えている。異常検出部５２は、電源装置３０の溶接情報検出部３３によって検出された溶接情報が所定の異常判定条件を満たす場合に、母材Ｗに対する溶接が異常状態であると判定する。

ここで、溶接情報検出部３３によって検出される溶接情報として、例えば、溶接電流や溶接電圧などのような溶接電力に関する情報がある。また、異常検出部５２によって用いられる異常判定条件として、例えば、溶接情報に対する処理内容や異常判定のための閾値（以下、「判定閾値」と記載する）などがある。

異常検出部５２は、溶接情報検出部３３によって検出された溶接情報に対して所定の処理を行って得られた処理情報を判定閾値と比較し、この比較結果に基づいて、母材Ｗに対する溶接の異常状態が発生しているか否かを判定する。例えば、異常検出部５２は、平均化処理後の溶接情報が判定閾値を越えていると判定した場合に、母材Ｗに対する溶接が異常状態であることを検出する。

このように、異常検出部５２は、溶接情報検出部３３によって検出された溶接情報が設定された異常判定条件を満たす場合に、母材Ｗに対する溶接が異常状態であることを検出する。

ところで、溶接ロボット１０及び電源装置３０に対する制御部５１の制御状態（以下、「溶接制御状態」と記載する）によっては、固定的な異常判定条件では、溶接の異常状態を適切に検出することができない場合がある。

そこで、異常検出部５２は、溶接制御状態に応じて、異常判定条件を変更するようにしている。ここで、異常検出部５２が異常判定条件を変更するために参照する溶接制御状態として、例えば、溶接速度、溶接法種別、溶接姿勢、電源部３２の出力設定などがあり、異常検出部５２はこれらの情報を制御部５１などから取得する。

溶接速度は、溶接機器１５の母材Ｗに対する溶接の速度である。溶接法種別は、溶接機器１５の母材Ｗに対する溶接法の種別であり、例えば、パルスアーク溶接や短絡アーク溶接などがある。溶接姿勢は、母材Ｗに対する溶接機器１５の姿勢である。

電源部３２の出力設定は、電源部３２から出力させる溶接電力に関する制御部５１の指令値である。例えば、電源部３２の出力設定として、溶接機器１５へ出力させる溶接電圧に対する指令値（以下、「溶接電圧指令値」と記載する）や溶接機器１５へ出力させる溶接電流に対する指令値（以下、「溶接電流指令値」と記載する）などがある。

上述したように異常判定条件として、例えば、溶接情報に対する処理内容や判定閾値などがあり、異常検出部５２は、これらの異常判定条件のうち少なくとも一つの異常判定条件を溶接制御状態に応じて変更する。また、溶接情報に対する処理内容の変更には、溶接情報に対する処理の条件を変更するパラメータの変更などがある。

例えば、溶接情報を平均化する平均化処理のパラメータを溶接速度に応じて変更するとした異常判定条件がある場合、異常検出部５２は、溶接速度に応じて平均化処理のパラメータを変更する。また、例えば、平均化した溶接情報と比較する判定閾値を、溶接速度に応じて変更する変更条件がある場合、異常検出部５２は、溶接速度に応じて判定閾値を変更する。

このように、実施例１に係る溶接システム１では、溶接制御状態に応じて、異常判定条件を変更して母材Ｗに対する溶接の異常状態を検出するようにしており、そのため、溶接異常の検出を適切に行うことができる。

［溶接システム１の構成］
以下、実施例１に係る溶接システム１の構成について、図面を用いてさらに具体的に説明する。図２は実施例１に係る溶接システム１の外観模式図、図３は実施例１に係る溶接システム１の詳細ブロック図である。

図２に示すように、実施例１に係る溶接システム１は、溶接ロボット１０と、電源装置３０と、操作装置４０と、溶接制御装置５０とを備える。なお、ここでは、ＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接、ＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接などの消耗電極式のアーク溶接を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接などの非消耗電極式のアーク溶接の他、様々な溶接に適用することができる。

［溶接ロボット１０］
まず、溶接ロボット１０の構成について説明する。溶接ロボット１０は、図２に示すように、ベース部１１を介して床面などに固定される。溶接ロボット１０は、複数のロボットアーム１２を有しており、各ロボットアーム１２は、内部にサーボモータ１３ａ（図３参照）を備えた関節部１３を介して他のロボットアーム１２と接続される。

なお、図２に示す関節部１３には、両側のロボットアーム１２のなす角を変化させるように回転する関節部と、両側のロボットアーム１２のなす角を保持したまま回転する関節部とがある。また、関節部１３を介して相互に接続されたロボットアーム１２のうち、ベース部１１に最も近いロボットアーム１２の基端はベース部１１に固定され、最も遠いロボットアーム１２の先端には溶接機器１５が取り付けられる。

溶接ロボット１０のロボット制御部２０（図３参照）は、溶接制御装置５０からの指示に従い、各関節部１３のサーボモータ１３ａを個別に任意の角度だけ回転させることで、溶接機器１５の位置及び姿勢を変更する。

送給部１４は、ロボットアーム１２の所定位置に配置され、溶接ワイヤ缶１８に格納された溶接ワイヤ１８ａを、トーチケーブル１７を介して溶接機器１５へ送り出す。なお、トーチケーブル１７は、コンジットケーブル１７ａを内包しており、コンジットケーブル１７ａ内を通して溶接ワイヤ１８ａが溶接機器１５へ送り出される。

また、送給部１４は、ガスボンベ１９から供給されたシールドガスを、トーチケーブル１７を介して溶接機器１５へ供給する。なお、トーチケーブル１７は、ガス供給ホース１７ｂを内包しており、ガス供給ホース１７ｂ内を通してガスボンベ１９から供給されたシールドガスが溶接機器１５へ供給される。

また、送給部１４には、溶接ワイヤ１８ａの溶接機器１５への送給速度を検出する送給速度検出器が設けられており、この送給速度検出器によって検出された溶接ワイヤ１８ａの送給速度の情報は電源装置３０へ出力される。

溶接機器１５は、溶接トーチ１５ａとコンタクトチップ１５ｂとを備える。溶接トーチ１５ａは、トーチケーブル１７を挿入するために中空構造となっており、溶接トーチ１５ａの最先端部にコンタクトチップ１５ｂが取り付けられる。

溶接ワイヤ１８ａは、コンタクトチップ１５ｂの貫通孔を介して、コンタクトチップ１５ｂの先端から送り出される。また、コンタクトチップ１５ｂは、電力供給線１７ｃと接続され、電力供給線１７ｃを介して、電源装置３０からアーク溶接のための溶接電力が供給される。

また、溶接トーチ１５ａ内にはガス供給ホース１７ｂの先端開口からシールドガスが供給される。このように供給されたシールドガスは溶接トーチ１５ａの先端から吐出され、溶接ワイヤ１８ａの先端から発生するアークを雰囲気から遮蔽する。

［電源装置３０］
次に、電源装置３０の構成について説明する。電源装置３０は、図３に示すように、電源制御部３１と、電源部３２と、溶接情報検出部３３とを備える。

電源制御部３１は、溶接制御装置５０からの要求に従って電源部３２を制御する。例えば、電源制御部３１は、溶接制御装置５０から溶接開始指令を受信すると、電源部３２を制御して、電源部３２から溶接機器１５への電力供給を行う。また、電源制御部３１は、溶接制御装置５０から溶接停止指令を受信すると、電源部３２を制御して、電源部３２から溶接機器１５への電力供給を停止する。

また、電源制御部３１は、溶接制御装置５０から溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord及び溶接法指定値Ｗ_typなどを受信した場合に、これらの情報を電源部３２へ設定する。

電源部３２は、パルスアーク溶接と短絡アーク溶接のいずれにも対応可能な電源であり、電源制御部３１から設定された情報に基づき、溶接電力を溶接機器１５へ供給する。具体的には、電源部３２は、溶接法指定値Ｗ_typに基づいて、パルスアーク溶接用溶接電力と短絡アーク溶接用溶接電力のいずれかを選択し、溶接電流指令値Ｉ_ord及び溶接電圧指令値Ｅ_ordに基づいた溶接電力を電力供給線１７ｃ経由で溶接機器１５へ出力する。

例えば、パルスアーク溶接用溶接電力の場合、電源部３２によって生成されるパルス電圧は、電圧値が高いパルス区間と電圧値が低いベース区間とが交互に繰り返される波形を有する。

パルス区間において、電源部３２は、溶接情報検出部３３によって検出した溶接電流の波形が、溶接制御装置５０から要求された溶接電流指令値Ｉ_ordに応じた電流波形となるように、パルス電圧の電圧波形を生成する。また、電源部３２は、溶接情報検出部３３によって検出した溶接電圧の平均値が、要求された溶接電圧指令値Ｅ_ordに応じた値となるように、ベース区間の時間を変更する。

このように、電源装置３０は、電源部３２から電力供給線１７ｃを介して溶接電力を溶接機器１５へ供給することによって、コンタクトチップ１５ｂと母材Ｗとの間に溶接電流を流して、溶接ワイヤ１８ａの先端からアークを発生させる。

溶接情報検出部３３は、溶接電圧を検出する電圧検出器３３ａと、溶接電流を検出する電流検出器３３ｂと、Ａ／Ｄコンバータ３３ｃ，３３ｄとを備える。

電圧検出器３３ａは、母材Ｗに接続されたアース線３４と電力供給線１７ｃとの間の電圧に基づいて溶接電圧を検出する。電圧検出器３３ａによって検出された溶接電圧の情報は、Ａ／Ｄコンバータ３３ｃによってデジタル化され、通信ケーブル３５を介して溶接制御装置５０へ出力される。

電流検出器３３ｂは、母材Ｗに接続されたアース線３４へ流れる電流に基づいて溶接電流を検出する。電流検出器３３ｂによって検出された溶接電流の情報は、Ａ／Ｄコンバータ３３ｄによってデジタル化され、通信ケーブル３５を介して溶接制御装置５０へ出力される。

また、溶接情報検出部３３は、送給部１４の送給速度検出器から溶接ワイヤ１８ａの送給速度の情報を取得し、デジタル値のワイヤ速度値Ｄ_sとして、溶接制御装置５０へ送信する。

次に、操作装置４０について説明する。操作装置４０は、図３に示すように、入力部４１と、通信部４２と、表示部４３と、制御部４４とを備える。この操作装置４０は、例えば、アーク溶接の作業内容を作業者がプログラムする場合やアーク溶接の状態を作業者が監視する場合などに用いられる。

入力部４１は、キーボードなどを備え、作業者から溶接機器１５の軌道や溶接法の種別などの溶接条件の情報（以下、「溶接設定情報」と記載する）を受け付ける。

通信部４２は、入力部４１によって受け付けられた溶接設定情報を通信ネットワーク５６経由で溶接制御装置５０へ送信し、また、溶接制御装置５０から取得した情報を受信する。なお、通信ネットワーク５６としては、有線ＬＡＮ（Local Area Network）や、無線ＬＡＮといった一般的なネットワークを用いることができる。

表示部４３は、例えば、液晶表示装置などから構成され、溶接制御装置５０から通信部４２が取得した情報や制御部４４から取得した情報などを表示する。

制御部４４は、操作装置４０全体を制御する。例えば、入力部４１から溶接設定情報を取得した場合、制御部４４は、溶接設定情報を通信部４２から通信ネットワーク５６経由で溶接制御装置５０へ送信する。

また、制御部４４は、溶接制御装置５０から通信部４２を介して表示すべき情報を受信すると、受信した情報を表示部４３に表示させる。例えば、制御部４４は、後述する溶接情報や処理情報を溶接制御装置５０から取得し、取得した溶接情報や処理情報を表示部４３に表示させる。

［溶接制御装置５０］
次に、溶接制御装置５０について説明する。溶接制御装置５０は、図３に示すように、制御部５１と、異常検出部５２とを備える。また、溶接制御装置５０は、操作装置４０との間で情報を通信ネットワーク５６経由で送受信する通信部５３を備える。

まず、制御部５１について説明する。制御部５１は、操作装置４０から溶接設定情報を通信ネットワーク５６経由で取得し、取得した溶接設定情報に基づいて、制御ケーブル５４，５５を介して溶接ロボット１０及び電源装置３０を制御して、母材Ｗに対するアーク溶接を行う。溶接設定情報には、ロボット制御情報や電源制御情報が含まれる。

具体的には、制御部５１は、溶接設定情報のうちロボット制御情報に従って、溶接ロボット１０を制御し、先端のロボットアーム１２に取り付けられた溶接機器１５の位置や姿勢を変化させる。ロボット制御情報には、溶接予定線の情報や溶接速度の情報などがある。

溶接予定線の情報は、溶接機器１５の軌道を示す情報である。すなわち、溶接予定線の情報は、溶接機器１５の位置の変化や溶接機器１５の母材Ｗに対する姿勢の変化を示す情報であり、移動位置の座標情報や姿勢情報Ａ_nglとして溶接ロボット１０へ入力される。溶接速度の情報は、溶接機器１５によるアーク溶接の速度を示す情報であり、溶接速度指令値Ｖ_ordとして溶接ロボット１０へ出力される。

また、制御部５１は、溶接設定情報のうち電源制御情報に従って電源装置３０を制御することによって、送給部１４から溶接ワイヤ１８ａの供給をさせながら電源部３２から溶接機器１５への溶接電力の供給を行わせて、溶接機器１５によるアーク溶接を実行させる。電源制御情報には、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接法指定値Ｗ_typ、溶接開始指令、溶接停止指令、溶接ワイヤ１８ａの送給速度の情報などが含まれる。

このように制御部５１は、溶接機器１５の位置や姿勢を変化させながら、溶接ワイヤ１８ａを送給部１４から溶接機器１５へ送給させ、電源部３２から溶接電力をコンタクトチップ１５ｂへ供給させることによって、溶接ワイヤ１８ａの先端からアークを発生させて母材Ｗを溶接する。なお、操作装置４０から溶接設定情報を取得するのではなく、制御部５１が操作装置４０からの情報に基づいて溶接設定情報を生成することもできる。

また、制御部５１は、異常検出部５２によってアーク溶接の異常状態が検出された場合に、溶接ロボット１０及び電源装置３０を制御してアーク溶接を中断させる。従って、溶接異常となった箇所を作業者が容易に把握することができ、作業者は、溶接異常となった箇所から再度アーク溶接を開始することが容易となる。

また、制御部５１は、異常検出部５２によってアーク溶接の異常状態が検出された場合に、アーク溶接が異常である旨の情報を通信部５３経由で、操作装置４０へ通知し、操作装置４０の表示部４３に表示させる。従って、作業者は、操作装置４０の表示部４３によってアーク溶接が異常状態となったことを容易に把握することができる。

アーク溶接が異常である旨の情報として、制御部５１は、例えば、「ワイヤ切れ状態」、「コンタクトチップ１５ｂと母材Ｗとの間の距離の増加」、「コンタクトチップ１５ｂと母材Ｗとの間の距離の減少」、「短絡異常」などの情報を通知する。従って、作業者は、アーク溶接がどのような異常状態かを容易に把握することができる。

なお、制御部５１は、作業者からの操作装置４０への入力に基づいて、「正常」と「異常」といった２種類の情報のみを表示部４３に表示させるモードと、上述のように「ワイヤ切れ状態」などの異常内容を表示部４３に表示させるモードを切り替える。従って、作業者は所望の情報を取得することが可能となる。

次に、異常検出部５２について説明する。異常検出部５２は、処理パラメータ決定部５２ａと、判定パラメータ決定部５２ｂと、情報処理部５２ｃと、異常判定部５２ｄとを備える。なお、以下においては、異常検出部５２の構成の一例を具体的に説明するが、異常検出部５２の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、異常検出部５２は、溶接情報が異常判定条件を満たす場合に、アーク溶接の異常状態を検出し、かつ、溶接制御状態に応じて異常判定条件を変更する構成であればよく、溶接制御状態などに応じて適切な異常検出ができるように種々の変形が可能である。

処理パラメータ決定部５２ａは、制御部５１から、溶接設定情報を取得する。そして、処理パラメータ決定部５２ａは、取得した溶接設定情報に基づいて、情報処理部５２ｃへ設定する処理パラメータを決定する。

処理パラメータ決定部５２ａにより決定される処理パラメータは、情報処理部５２ｃにおいて行われる処理に用いるパラメータであり、この処理パラメータにより情報処理部５２ｃにおける処理内容が決定される。また、上述したように、溶接設定情報として、溶接法指定値Ｗ_typ、溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接速度指令値Ｖ_ord、姿勢情報Ａ_nglなどの情報がある。

ここでは、溶接法指定値Ｗ_typ、溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接速度指令値Ｖ_ordに基づいて、処理パラメータを決定する例を挙げて説明するが、処理パラメータの決定に用いる溶接設定情報はこれに限定されない。すなわち、例えば、溶接法指定値Ｗ_typ、溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接速度指令値Ｖ_ord、姿勢情報Ａ_nglなどの種々の溶接設定情報のいずれか一つ又は複数の情報に基づいて、種々の処理パラメータを決定することができる。

図４は、処理パラメータ決定部５２ａのブロック図である。処理パラメータ決定部５２ａは、図４に示すように、移動平均時間演算器６１と、短絡判定用電圧値演算器６２とを備える。

移動平均時間演算器６１は、関数ＴＡＶＥ（Ｖ_ord，Ｗ_typ，Ｉ_ord）を演算する演算器であり、溶接速度指令値Ｖ_ord、溶接法指定値Ｗ_typ及び溶接電流指令値Ｉ_ordに基づき、移動平均時間Ｔ_aveを演算する。

短絡判定用電圧値演算器６２は、関数ＶＳ＿ＳＨＬＤ（Ｉ_ord，Ｅ_ord）を演算する演算器であり、溶接電流指令値Ｉ_ord及び溶接電圧指令値Ｅ_ordに基づき、短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}を演算する。

処理パラメータ決定部５２ａは、上述のように演算した移動平均時間Ｔ_aveと短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}とを処理パラメータとして情報処理部５２ｃへ設定する。また、処理パラメータ決定部５２ａは、制御部５１から取得した溶接法指定値Ｗ_typ、溶接電流指令値Ｉ_ord及び溶接電圧指令値Ｅ_ordを情報処理部５２ｃへ設定する。

判定パラメータ決定部５２ｂは、制御部５１から、溶接設定情報を取得する。そして、判定パラメータ決定部５２ｂは、取得した溶接設定情報に基づいて、異常判定部５２ｄへ設定する判定パラメータを決定する。この判定パラメータは、異常判定部５２ｄによって異常判定を行うための閾値である。

図５は、判定パラメータ決定部５２ｂのブロック図である。判定パラメータ決定部５２ｂは、図５に示すように、短絡時間偏差許容値演算器６３と、短絡周期偏差許容値演算器６４と、アーク溶接開始過渡時間演算器６５とを備える。

短絡時間偏差許容値演算器６３は、関数ＴＳ＿ＤＳ（Ｉ_ord，Ｅ_ord）を演算する演算器であり、溶接電流指令値Ｉ_ord及び溶接電圧指令値Ｅ_ordに基づき、短絡時間偏差許容値Ｔ_{s_ds}を演算する。

短絡周期偏差許容値演算器６４は、関数ＴＴＳ＿ＤＳ（Ｉ_ord，Ｅ_ord）を演算する演算器であり、溶接電流指令値Ｉ_ord及び溶接電圧指令値Ｅ_ordに基づき、短絡周期偏差許容値Ｔ_{ts_ds}を演算する。

アーク溶接開始過渡時間演算器６５は、関数ＴＴＲＮＪ（Ｖ_ord，Ｗ_typ，Ｉ_ord）を演算する演算器であり、溶接速度指令値Ｖ_ord、溶接法指定値Ｗ_typ及び溶接電流指令値Ｉ_ordに基づき、アーク溶接開始過渡時間Ｔ_trnjを演算する。

判定パラメータ決定部５２ｂは、上述のように演算した短絡時間偏差許容値Ｔ_{s_ds}、短絡周期偏差許容値Ｔ_{ts_ds}及びアーク溶接開始過渡時間Ｔ_trnjを判定パラメータとして異常判定部５２ｄへ設定する。また、判定パラメータ決定部５２ｂは、制御部５１から取得した溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接法指定値Ｗ_typ及び溶接速度指令値Ｖ_ordを異常判定部５２ｄへ設定する。

図６は、情報処理部５２ｃのブロック図である。情報処理部５２ｃは、図６に示すように、処理パラメータ記憶部７１と、電流波形解析部７２と、電圧波形解析部７３と、データ記憶部７４とを備える。

また、情報処理部５２ｃは、移動平均電流演算器７５と、移動平均電圧演算器７６と、移動平均ピーク電流演算器７７と、移動平均ボトム電流演算器７８と、移動平均ピーク電圧演算器７９と、移動平均ボトム電圧演算器８０と、移動平均短絡時間演算器８１と、移動平均短絡周期演算器８２とを備える。

処理パラメータ記憶部７１は、処理パラメータ決定部５２ａによって処理パラメータとして設定される溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接法指定値Ｗ_typ、移動平均時間Ｔ_ave及び短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}を記憶する。

電流波形解析部７２は、溶接電流値Ｄ_iを溶接情報検出部３３から順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された処理パラメータに基づいて、溶接電流ピーク値Ｉ_pと、溶接電流ボトム値Ｉ_bとを検出する。

ここで、図７を参照し、電流波形解析部７２による溶接電流ピーク値Ｉ_p及び溶接電流ボトム値Ｉ_bの検出処理手順を説明する。図７は、電流波形解析部７２による検出処理の説明図である。

まず、電流波形解析部７２は、溶接電流指令値Ｉ_ordを処理パラメータ記憶部７１から読み出し、溶接情報検出部３３から順次取得される溶接電流値Ｄ_iが、溶接電流指令値Ｉ_ordよりも小さい値から大きい値に変化する時間を判定する。図７に示す例では、溶接電流値Ｄ_iが溶接電流指令値Ｉ_ordよりも小さい値から大きい値に変化する時間は、時間Ｔ₁₁である。

その後、電流波形解析部７２は、溶接電流値Ｄ_iが、溶接電流指令値Ｉ_ordよりも小さい値から大きい値に再度変化する時間を判定する。図７に示す例では、溶接電流値Ｄ_iが、溶接電流指令値Ｉ_ordよりも小さい値から大きい値に再度変化する時間は、時間Ｔ₁₂である。

次に、電流波形解析部７２は、図７に示すように、時間Ｔ₁₁から時間Ｔ₁₂までに取得された溶接電流値Ｄ_iのうち、最も電流値が高い溶接電流値Ｄ_iを溶接電流ピーク値Ｉ_pとし、最も電流値が低い溶接電流値Ｄ_iを溶接電流ボトム値Ｉ_bとして検出する。

電流波形解析部７２は、以上の処理を繰り返し行って、溶接電流ピーク値Ｉ_pと、溶接電流ボトム値Ｉ_bとを繰り返し検出する。

図６に戻り、情報処理部５２ｃについての説明を続ける。電圧波形解析部７３は、処理パラメータ記憶部７１に設定された溶接法指定値Ｗ_typがパルスアーク溶接を示す情報である場合（Ｗ_typ＝ｐ）と短絡アーク溶接を示す情報である場合（Ｗ_typ＝ｓ）とで、次のように異なる処理を行う。

（ｉ）Ｗ_typ＝ｐの場合
電圧波形解析部７３は、溶接法指定値Ｗ_typがパルスアーク溶接を示す情報である場合、溶接電圧値Ｄ_vを溶接情報検出部３３から順次取得し、溶接電圧ピーク値Ｖ_pと、溶接電圧ボトム値Ｖ_bとを検出する。

ここで、図８を参照して電圧波形解析部７３による溶接電圧ピーク値Ｖ_pと溶接電圧ボトム値Ｖ_bの検出処理手順を説明する。図８は、電圧波形解析部７３による検出処理の説明図（その１）である。

電流波形解析部７２は、溶接電流指令値Ｉ_ordよりも小さい値から大きい値に変化する毎に（図７に示す時間Ｔ₁₁，Ｔ₁₂）、電圧波形解析部７３に対して検出信号を出力する。電圧波形解析部７３は、電流波形解析部７２から検出信号を入力したタイミングに基づき、溶接電圧ピーク値Ｖ_pと、溶接電圧ボトム値Ｖ_bとを検出する。

具体的には、電圧波形解析部７３は、図８に示すように、電流波形解析部７２から検出信号を入力した時間Ｔ₁₁から次に検出信号を入力した時間Ｔ₁₂までに取得される溶接電圧値Ｄ_vのうち、最も電圧値が高い溶接電圧値Ｄ_vを溶接電圧ピーク値Ｖ_pとし、最も電圧値が低い溶接電圧値Ｄ_vを溶接電圧ボトム値Ｖ_bとして検出する。

電圧波形解析部７３は、以上の処理を繰り返し行って、溶接電圧ピーク値Ｖ_pと、溶接電圧ボトム値Ｖ_bとを繰り返し検出する。

（ii）Ｗ_typ＝ｓの場合
電圧波形解析部７３は、溶接法指定値Ｗ_typが短絡アーク溶接を示す情報である場合、溶接電圧値Ｄ_vを溶接情報検出部３３から順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された情報に基づいて、短絡時間Ｔｓ及び短絡周期ＴＴｓを検出する。

ここで、図９を参照して電圧波形解析部７３による短絡時間Ｔｓ及び短絡周期ＴＴｓの検出処理手順を説明する。図９は、電圧波形解析部７３による検出処理の説明図（その２）である。

まず、電圧波形解析部７３は、短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}を処理パラメータ記憶部７１から読み出し、溶接情報検出部３３から順次取得される溶接電圧値Ｄ_vが、短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}よりも大きい値から小さい値に変化する時間を判定する。図９に示す例では、溶接電圧値Ｄ_vが短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}よりも大きい値から小さい値に変化する時間は、時間Ｔ₂₁である。

次に、電圧波形解析部７３は、溶接電圧値Ｄ_vが、短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}よりも小さい値から大きい値に変化する時間を判定する。図９に示す例では、溶接電圧値Ｄ_vが短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}よりも小さい値から大きい値に変化する時間は、時間Ｔ₂₂である。

次に、電圧波形解析部７３は、溶接電圧値Ｄ_vが、短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}よりも大きい値から小さい値に再度変化する時間を判定する。図９に示す例では、溶接電圧値Ｄ_vが、短絡判定用電圧値Ｖ_{s_shld}よりも大きい値から小さい値に再度変化する時間は、時間Ｔ₂₃である。

そして、電圧波形解析部７３は、図９に示すように、時間Ｔ₂₁から時間Ｔ₂₂までの時間を短絡時間Ｔｓとして検出し、時間Ｔ₂₁から時間Ｔ₂₃までの時間を短絡周期ＴＴｓとして検出する。

電圧波形解析部７３は、以上の処理を繰り返し行って、短絡時間Ｔｓと短絡周期ＴＴｓとを繰り返し検出する。

図６に戻り、情報処理部５２ｃについての説明を続ける。データ記憶部７４は、溶接電流値Ｄ_i、溶接電圧値Ｄ_v及びワイヤ速度値Ｄ_sを溶接情報検出部３３から順次取得して記憶する。なお、このデータ記憶部７４は、リングバッファによって構成され、溶接電流値Ｄ_i、溶接電圧値Ｄ_v及びワイヤ速度値Ｄ_sを最新のものから所定時間前のものまで一定量だけ保持する。リングバッファのサイズは、例えば、記憶するデータの分解能、データのサンプリング周波数、データの記憶時間などによって決定される。

移動平均電流演算器７５は、溶接電流値Ｄ_iを溶接情報検出部３３から順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均電流値I_aveを検出する。具体的には、移動平均電流演算器７５は、溶接情報検出部３３から取得した溶接電流値Ｄ_iのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの溶接電流値Ｄ_iの平均を、移動平均電流値I_aveとして演算する。

移動平均電圧演算器７６は、溶接電圧値Ｄ_vを溶接情報検出部３３から順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均電圧値Ｖ_aveを検出する。具体的には、移動平均電圧演算器７６は、溶接情報検出部３３から取得した溶接電圧値Ｄ_vのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの溶接電圧値Ｄ_vの平均を、移動平均電圧値Ｖ_aveとして演算する。

移動平均ピーク電流演算器７７は、電流波形解析部７２から溶接電流ピーク値Ｉ_pを順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均ピーク電流値Ｉ_{p_ave}を演算する。具体的には、移動平均ピーク電流演算器７７は、電流波形解析部７２から取得した溶接電流ピーク値Ｉ_pのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの溶接電流ピーク値Ｉ_pの平均を、移動平均ピーク電流値Ｉ_{p_ave}として演算する。

移動平均ボトム電流演算器７８は、電流波形解析部７２から溶接電流ボトム値Ｉ_bを順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均ボトム電流値Ｉ_{b_ave}を演算する。具体的には、移動平均ボトム電流演算器７８は、電流波形解析部７２から取得した溶接電流ボトム値Ｉ_bのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの溶接電流ボトム値Ｉ_bの平均を、移動平均ボトム電流値Ｉ_{b_ave}として演算する。

移動平均ピーク電圧演算器７９は、電圧波形解析部７３から溶接電圧ピーク値Ｖ_pを順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均ピーク電圧値Ｖ_{p_ave}を演算する。具体的には、移動平均ピーク電圧演算器７９は、電圧波形解析部７３から取得した溶接電圧ピーク値Ｖ_pのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの溶接電圧ピーク値Ｖ_pの平均を、移動平均ピーク電圧値Ｖ_{p_ave}として演算する。

移動平均ボトム電圧演算器８０は、電圧波形解析部７３から溶接電圧ボトム値Ｖ_bを順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均ボトム電圧値Ｖ_{b_ave}を演算する。具体的には、移動平均ボトム電圧演算器８０は、電圧波形解析部７３から取得した溶接電圧ボトム値Ｖ_bのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの溶接電圧ボトム値Ｖ_bの平均を、移動平均ボトム電圧値Ｖ_{b_ave}として演算する。

移動平均短絡時間演算器８１は、電圧波形解析部７３から短絡時間Ｔｓを順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均短絡時間Ｔｓ_aveを演算する。具体的には、移動平均短絡時間演算器８１は、電圧波形解析部７３から取得した短絡時間Ｔｓのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの短絡時間Ｔｓの平均を、移動平均短絡時間Ｔｓ_aveとして演算する。

移動平均短絡周期演算器８２は、電圧波形解析部７３から短絡周期ＴＴｓを順次取得し、処理パラメータ記憶部７１に設定された移動平均時間Ｔ_aveに基づいて、移動平均短絡周期ＴＴｓ_aveを演算する。具体的には、移動平均短絡周期演算器８２は、電圧波形解析部７３から取得した短絡周期ＴＴｓのうち最新のものから移動平均時間Ｔ_ave前のものまでの短絡周期ＴＴｓの平均を、移動平均短絡周期ＴＴｓ_aveとして演算する。

このように、情報処理部５２ｃは、溶接情報に対して所定の処理を行って処理情報を生成し、異常判定部５２ｄへ出力する。処理情報として、移動平均電流値I_ave、移動平均電圧値Ｖ_ave、溶接電流ピーク値Ｉ_p、移動平均ピーク電流値Ｉ_{p_ave}、溶接電流ボトム値Ｉ_b、移動平均ボトム電流値Ｉ_{b_ave}、溶接電圧ピーク値Ｖ_p、移動平均ピーク電圧値Ｖ_{p_ave}、溶接電圧ボトム値Ｖ_b、移動平均ボトム電圧値Ｖ_{b_ave}、短絡時間Ｔｓ、移動平均短絡時間Ｔｓ_ave、短絡周期ＴＴｓ、移動平均短絡周期ＴＴｓ_aveを生成し、異常判定部５２ｄへ出力する。

次に、図１０，図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して、異常判定部５２ｄによって実行される異常判定処理を具体的に説明する。

異常判定部５２ｄは、情報処理部５２ｃから出力される情報及び判定パラメータ決定部５２ｂによって設定される情報に基づいて、アーク溶接の異常を判定する。

情報処理部５２ｃから出力される情報には、上述したように、移動平均電流値I_ave、移動平均電圧値Ｖ_ave、移動平均ピーク電流値Ｉ_{p_ave}、溶接電流ピーク値Ｉ_p、移動平均ボトム電流値Ｉ_{b_ave}、溶接電流ボトム値Ｉ_b、移動平均ピーク電圧値Ｖ_{p_ave}、溶接電圧ピーク値Ｖ_p、移動平均ボトム電圧値Ｖ_{b_ave}、溶接電圧ボトム値Ｖ_b、移動平均短絡時間Ｔｓ_ave、短絡時間Ｔｓ、移動平均短絡周期ＴＴｓ_ave、及び短絡周期ＴＴｓが含まれる。

また、判定パラメータ決定部５２ｂによって設定される情報には、上述したように、短絡時間偏差許容値Ｔ_{s_ds}、短絡周期偏差許容値Ｔ_{ts_ds}、アーク溶接開始過渡時間Ｔ_trnj、溶接電流指令値Ｉ_ord、溶接電圧指令値Ｅ_ord、溶接法指定値Ｗ_typ及び溶接速度指令値Ｖ_ordが含まれる。

ここでは、理解を容易にするために、一例として、移動平均電流値I_ave、移動平均電圧値Ｖ_ave、移動平均ピーク電圧値Ｖ_{p_ave}、移動平均短絡時間Ｔｓ_ave、移動平均短絡周期ＴＴｓ_ave、短絡時間Ｔｓ、及び短絡周期ＴＴｓに基づいて、いくつかの種類のアーク溶接の異常を判定する例を説明するが、アーク溶接の異常の検出はこれに限定されない。すなわち、異常判定部５２ｄは、情報処理部５２ｃから出力される情報及び判定パラメータ決定部５２ｂによって設定される情報のうち、一部又は全部を用いて種々のアーク溶接の異常を検出することができる。

図１０は、異常判定部５２ｄによって実行される異常判定処理の手順を示すフローチャートである。この異常判定処理は、所定時間毎に繰り返し行われる処理である。また、図１１Ａ〜１１Ｃは、アーク溶接の異常状態を示す模式図である。

図１０に示すように、異常判定部５２ｄは、異常判定処理を開始すると、アーク溶接法の種別がパルスアーク溶接であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。この処理において、異常判定部５２ｄは、判定パラメータ決定部５２ｂによって設定された溶接法指定値Ｗ_typがパルスアーク溶接を示す情報である場合に、アーク溶接法の種別がパルスアーク溶接であると判定する。一方、溶接法指定値Ｗ_typが短絡アーク溶接を示す情報である場合に、異常判定部５２ｄはアーク溶接法の種別がパルスアーク溶接ではないと判定する。

アーク溶接法の種別がパルスアーク溶接であると判定すると（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）、異常判定部５２ｄは、溶接電流の平均値が増加したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この処理において、異常判定部５２ｄは、例えば、情報処理部５２ｃから出力された移動平均電流値I_aveが所定値以上増加したことを所定期間以上検出すると、溶接電流の平均値が増加したと判定する。

ステップＳ１０１において、溶接電流の平均値が増加していないと判定すると（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、異常判定部５２ｄは、溶接電流の平均値が減少したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この処理において、異常判定部５２ｄは、例えば、情報処理部５２ｃから出力された移動平均電流値I_aveが所定値以上減少したことを所定期間以上検出すると、溶接電流の平均値が減少したと判定する。

そして、溶接電流の平均値が減少していないと判定すると（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、異常判定部５２ｄは、アーク溶接は正常であると判定し（ステップＳ１０４）、異常判定処理を終了する。

一方、溶接電流の平均値が減少したと判定すると（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、異常判定部５２ｄは、溶接電圧のピーク電圧と平均電圧との差が減少したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。この処理において、異常判定部５２ｄは、例えば、情報処理部５２ｃから出力された移動平均ピーク電圧値Ｖ_{p_ave}と移動平均電圧値Ｖ_aveとの差が所定値以上減少したことを所定期間以上検出すると、溶接電圧のピーク値と平均値との差が減少したと判定する。

溶接電圧のピーク値と平均値との差が減少したと判定すると（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、異常判定部５２ｄは、ワイヤ切れが発生してアーク溶接が異常状態となったと判定し（ステップＳ１０５）、異常判定処理を終了する。すなわち、図１１Ａの右図に示すように、溶接ワイヤ１８ａがコンタクトチップ１５ｂの先端から送り出されない状態になったと判定する。

ここで、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、ワイヤ切れについて説明する。図１２Ａは、ワイヤ切れによる溶接電流の変動を示す図、図１２Ｂは、ワイヤ切れによる溶接電圧の変動を示す図である。

図１２Ａに示すように、例えば、時間Ｔ₃₁からワイヤ切れが発生した場合、溶接電流の平均値は、急激に減少した後、一時的に増加に転じ、その後、ワイヤ切れの前の状態よりも減少する。また、溶接電流のピーク値及びボトム値は、一時的に変動するがワイヤ切れの前の状態と同様の状態となる。

一方、溶接電圧のピーク値は、図１２Ｂに示すように、一時的に増加した後、ワイヤ切れの前の状態よりも減少する。また、溶接電圧の平均値及びボトム値は、一時的に変動した後、ワイヤ切れの前の状態と同様の状態となる。

このように、ワイヤ切れが発生した場合、溶接電流の平均値は、ワイヤ切れの前の状態よりも減少した状態となり、溶接電圧のピーク値と平均値との差は、ワイヤ切れの前の状態よりも減少した状態となる。

従って、上述のように、異常判定部５２ｄにおいて、溶接電流の平均値が減少したと判定し、かつ、溶接電圧のピーク値と平均値との差が減少したと判定することによって、ワイヤ切れの異常を判定することができる。

図１０に戻り、異常判定処理についての説明を続ける。ステップＳ１０３において、溶接電圧のピーク値と平均値との差が減少していないと判定すると（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、異常判定部５２ｄは、アーク溶接が異常であると判定し（ステップＳ１０６）、異常判定処理を終了する。ここで異常判定部５２ｄが判定するアーク溶接の異常は、コンタクトチップ１５ｂと母材Ｗとの距離（以下、「チップ母材間距離」と記載する場合がある）の増加である（図１１Ｂ参照）。

ここで、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、チップ母材間距離増加について説明する。図１３Ａは、チップ母材間距離の増加による溶接電流の変動を示す図、図１３Ｂは、チップ母材間距離の増加による溶接電圧の変動を示す図である。なお、図１３Ａ及び図１３Ｂと図１２Ａ及び図１２Ｂとでは溶接条件が異なるため、溶接電流の値及び溶接電圧の値が異なるが、溶接条件が異なる場合であっても、チップ母材間距離が増加する場合における平均値、ピーク値、ボトム値の変化の傾向は同様である。

図１３Ａに示すように、例えば、時間Ｔ₄₁からチップ母材間距離が増加した場合、溶接電流の平均値は、チップ母材間距離の増加前の状態よりも減少する。また、溶接電流のピーク値及びボトム値は、一時的に減少するが、その後、ワイヤ切れの前の状態と同様の状態となる。

一方、溶接電圧の平均値、ピーク値は、図１３Ｂに示すように、チップ母材間距離の増加前の状態よりも増加するが、溶接電圧のピーク値と平均値との差は、チップと母材間の距離の増加前の状態と同様の状態である。

このように、チップ母材間距離が増加した場合、溶接電流の平均値は、チップ母材間距離の増加前の状態よりも減少し、溶接電圧のピーク値と平均値との差は、チップと母材間の距離の増加前の状態と同様である。

従って、上述のように、異常判定部５２ｄにおいて、溶接電流の平均値が減少したと判定し、かつ、溶接電圧のピーク値と平均値との差が減少していないと判定することによって、チップ母材間距離が増加したことを判定することができる。

特に、チップ母材間距離が増加した場合、ワイヤ切れが発生した場合と同様に、溶接電流の平均値が減少するものの、溶接電圧のピーク値と平均値との差を判定することで、チップ母材間距離の増加とワイヤ切れの発生とを区別することができる。

図１０に戻り、異常判定処理についての説明を続ける。ステップＳ１０１において、溶接電流の平均値が増加したと判定すると（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、異常判定部５２ｄは、アーク溶接が異常であると判定し（ステップＳ１０７）、異常判定処理を終了する。ここで異常判定部５２ｄが判定するアーク溶接の異常は、チップ母材間距離の減少である（図１１Ｃ参照）。

ここで、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照して、チップ母材間距離の減少について説明する。図１４Ａは、チップ母材間距離の減少による溶接電流の変動を示す図、図１４Ｂは、チップ母材間距離の減少による溶接電圧の変動を示す図である。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂと図１２Ａ及び図１２Ｂとでは溶接条件が異なるため、溶接電流の値及び溶接電圧の値が異なるが、溶接条件が異なる場合であっても、チップ母材間距離が減少する場合における平均値、ピーク値、ボトム値の変化の傾向は同様である。

図１４Ａに示すように、例えば、時間Ｔ₅₁からチップ母材間距離が減少した場合、溶接電流の平均値、ピーク値、ボトム値は、チップ母材間距離の減少前の状態よりも増加する。一方、溶接電圧の平均値、ピーク値、ボトム値は、図１４Ｂに示すように、チップ母材間距離の減少前の状態よりも減少する。

このように、チップ母材間距離が減少した場合、溶接電流の平均値は、チップ母材間距離の減少前の状態よりも増加する。従って、上述のように、異常判定部５２ｄにおいて、溶接電流の平均値が増加したと判定することによって、チップ母材間距離が減少したことを判定することができる。

図１０に戻り、異常判定処理についての説明を続ける。ステップＳ１００において、アーク溶接法の種別がパルスアーク溶接ではないと判定すると（ステップＳ１００，Ｎｏ）、異常判定部５２ｄは、短絡時間の偏差を算出する（ステップＳ１０８）。具体的には、異常判定部５２ｄは、情報処理部５２ｃから出力される移動平均短絡時間Ｔｓ_aveと短絡時間Ｔｓとの差を、短絡時間の偏差として算出する。

つづいて、異常判定部５２ｄは、短絡時間の偏差が閾値を越えたか否かを判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、異常判定部５２ｄは、情報処理部５２ｃから出力される移動平均短絡時間Ｔｓ_aveと短絡時間Ｔｓとの差が、判定パラメータ決定部５２ｂによって設定される短絡時間偏差許容値Ｔ_{s_ds}よりも大きい場合に、短絡時間の偏差が閾値を越えたと判定する。

短絡時間の偏差が閾値を越えたと判定すると（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、異常判定部５２ｄは、アーク溶接が異常であると判定し（ステップＳ１１２）、異常判定処理を終了する。ここで異常判定部５２ｄが判定するアーク溶接の異常は、短絡異常による溶接品質不良である。すなわち、異常判定部５２ｄは、母材Ｗに対するアーク溶接の品質が正常ではないと判定する。

一方、短絡時間の偏差が閾値を越えていないと判定すると（ステップＳ１０９，Ｎｏ）、異常判定部５２ｄは、短絡周期の偏差を算出する（ステップＳ１１０）。具体的には、異常判定部５２ｄは、情報処理部５２ｃから出力される移動平均短絡周期ＴＴｓ_aveと短絡周期ＴＴｓとの差を、短絡周期の偏差として算出する。

つづいて、異常判定部５２ｄは、短絡周期の偏差が閾値を越えたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。具体的には、異常判定部５２ｄは、情報処理部５２ｃから出力される移動平均短絡周期ＴＴｓ_aveと短絡周期ＴＴｓとの差が、判定パラメータ決定部５２ｂによって設定される短絡周期偏差許容値Ｔ_{ts_ds}よりも大きい場合に、短絡周期の偏差が閾値を越えたと判定する。

短絡周期の偏差が閾値を越えたと判定すると（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、異常判定部５２ｄは、アーク溶接が異常であると判定し（ステップＳ１１２）、異常判定処理を終了する。ここで異常判定部５２ｄが判定するアーク溶接の異常は、短絡異常による溶接品質不良である。すなわち、異常判定部５２ｄは、母材Ｗに対するアーク溶接の品質が正常ではないと判定する。

一方、短絡周期の偏差が閾値を越えていないと判定すると（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、異常判定部５２ｄは、アーク溶接は正常であると判定し（ステップＳ１０４）、異常判定処理を終了する。

このように、実施例１では、溶接機器１５を有する溶接ロボット１０と溶接機器１５に溶接電力を供給する電源部３２とをそれぞれ制御部５１によって制御して、溶接機器１５による溶接を実行させる。また、溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方を含む溶接情報を検出し、検出した溶接情報が所定の条件を満たす場合に、母材Ｗに対する溶接の異常状態を検出する。

そして、溶接ロボット１０及び電源部３２のうち少なくとも一方に対する制御部５１の制御状態に応じて、母材Ｗに対する溶接の異常状態を検出するための条件を変更する。例えば、溶接の速度、溶接法の種別、電源部３２の出力設定などに応じて、溶接の異常状態を検出するための条件を変更する。

従って、実施例１に係る溶接システムによれば、母材Ｗに対する溶接の制御状態に応じて、溶接異常の検出を適切に行うことができる。

なお、上述においては、母材Ｗに対する溶接の異常状態の一例として、溶接ワイヤ１８ａの送給切れの発生、コンタクトチップ１５ｂと母材Ｗ間の距離の増減、短絡異常による溶接品質不良の発生について説明したが、異常検出部によって検出する溶接異常はこれに限定されない。すなわち、異常検出部によって検出する溶接の異常状態は、例えば、母材Ｗに対する溶接の品質を損ねる溶接状態であり、アーク切れなども含む。

なお、情報処理部５２ｃに設定されるパラメータと異常判定部５２ｄによって異常判定を行うための閾値とを共に変更するのではなく、どちらか一方を変更するようにしてもよい。

また、上述においては、溶接情報検出部３３を電源装置３０に設けたが、溶接情報検出部３３を溶接制御装置５０に設けるようにしてもよい。また、異常検出部５２の一部又は全部を電源装置３０に設けるようにしてもよい。また、溶接ロボット１０と溶接制御装置５０とを別体として説明したが、溶接ロボット１０と溶接制御装置５０とを一体化してもよい。また、溶接ロボット１０と電源装置３０と溶接制御装置５０とを一体化してもよい。

また、上述においては、アーク溶接法の種別として、パルスアーク溶接と短絡アーク溶接の２つの種別について説明したが、アーク溶接法の種別はこれに限定されるものではない。

また、上述においては、溶接情報検出部３３から溶接電流値Ｄ_i及び溶接電圧値Ｄ_vをデジタル信号により送信することとしたが、溶接情報検出部３３から溶接電流値Ｄ_i及び溶接電圧値Ｄ_vをアナログ信号により送信するようにしてもよい。この場合、情報処理部５２ｃに、Ａ／Ｄコンバータを設けて、溶接電流値Ｄ_i及び溶接電圧値Ｄ_vをデジタル化して処理するか、溶接電流値Ｄ_i及び溶接電圧値Ｄ_vをアナログ回路によって処理する。

次に、実施例２に係る溶接システムについて、図１５を参照して説明する。図１５は、実施例２に係る溶接システム１の溶接制御装置のブロック図である。なお、溶接制御装置以外の構成は、実施例１で説明した構成と同様であるため、ここでは、溶接制御装置の構成について説明する。

図１５に示すように、実施例２に係る溶接システムの溶接制御装置５０Ａは、実施例１に係る溶接システム１の溶接制御装置５０に対して、フィルタ５８，５９とフィルタパラメータ決定部５２ｅが追加された構成である。

フィルタ５８は、ローパスフィルタであり、溶接情報検出部３３から出力される溶接電流値Ｄ_iから高周波ノイズを除去する。また、フィルタ５９は、ローパスフィルタであり、溶接情報検出部３３から出力される溶接電圧値Ｄ_vから高周波ノイズを除去する。

フィルタパラメータ決定部５２ｅは、制御部５１から出力される溶接設定情報に基づいて、フィルタ５８，５９のパラメータを決定し、決定したパラメータをフィルタ５８，５９へ設定する。フィルタパラメータ決定部５２ｅが設定するパラメータは、例えば、カットオフ周波数である。

このように、実施例２に係る溶接システムでは、母材Ｗに対する溶接の制御状態に応じて、溶接情報に対するフィルタリング処理のパラメータを変更している。そのため、溶接情報検出部３３などが検出する溶接情報に含まれるノイズの大きさがアーク溶接の制御状態によって変動する場合であっても、溶接異常の検出を適切に行うことができる。

なお、上述においては、フィルタ５８，５９をローパスフィルタとし、カットオフ周波数を変更することとしたが、アーク溶接の制御状態に応じて、溶接情報に対するフィルタリング処理を変更するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、フィルタ５８，５９をバンドパスフィルタとし、通過帯域、ゲイン、カットオフ周波数などに関する種々のパラメータをフィルタパラメータ決定部５２ｅによって変更するようにしてもよい。

また、フィルタ５８，５９に複数種のフィルタを内蔵させ、フィルタパラメータ決定部５２ｅによってフィルタの種別を変更するようにしてもよい。例えば、図１６に示すように、フィルタ５８，５９にローパスフィルタ９１及びバンドパスフィルタ９２を内蔵させる。そして、フィルタ５８，５９をローパスフィルタ９１及びバンドパスフィルタ９２のどちらとして使用するのかをフィルタパラメータ決定部５２ｅによって決定する。

なお、情報処理部５２ｃにフィルタ５８，５９を内蔵するようにしてもよい。この場合、例えば、情報処理部５２ｃをフィルタ５８，５９によって構成し、異常判定部５２ｄは、フィルタ５８，５９でフィルタフィリング処理を行った溶接電流値Ｄ_iや溶接電圧値Ｄ_vから、アーク溶接の異常を判定する。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 溶接システム
１０ 溶接ロボット
１４ 送給部
１５ 溶接機器
１８ａ 溶接ワイヤ
３０ 電源装置
３２ 電源部
３３ 溶接情報検出部
４０ 操作装置
４２ 操作装置の通信部
４３ 表示部
５０ 溶接制御装置
５１ 制御部
５２ 異常検出部
５２ａ 処理パラメータ決定部
５２ｂ 判定パラメータ決定部
５２ｃ 情報処理部
５２ｄ 異常判定部
５３ 溶接制御装置の通信部

Claims (13)

1. 溶接機器を有する溶接ロボットと、
   前記溶接機器へ溶接電力を供給する電源部と、
   前記溶接ロボット及び前記電源部を制御して、前記溶接機器による溶接を実行させる制御部と、
   溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方の情報を含む溶接情報を検出する溶接情報検出部と、
   前記溶接情報検出部によって検出された前記溶接情報が所定の条件を満たす場合に、前記溶接機器による溶接の異常状態を検出する異常検出部と
   を備え、
   前記異常検出部は、
   前記溶接ロボット及び前記電源部のうち少なくとも一方に対する前記制御部の制御状態に応じて、前記所定の条件を変更することを特徴とする溶接システム。
2. 前記制御部の制御状態は、
   前記溶接の速度、前記溶接の溶接法種別、前記溶接機器の溶接姿勢、及び前記電源部の出力設定のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記異常検出部は、
   前記溶接情報に対して所定の処理を行って処理情報を生成する情報処理部と、
   前記情報処理部によって生成された処理情報を閾値と比較して、前記溶接の異常状態を判定する判定部と
   を備え、
   前記制御部の制御状態に応じて、前記情報処理部の処理内容及び前記閾値のうち少なくともいずれか一方を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接システム。
4. 前記溶接ロボットは、
   前記溶接機器に溶接ワイヤを送給する送給部を備え、
   前記溶接機器は、
   前記送給部から送給される前記溶接ワイヤを消耗電極としてアーク溶接を行い、
   前記異常検出部は、
   前記アーク溶接の異常状態を検出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の溶接システム。
5. 前記情報処理部は、
   前記溶接電流の平均値、前記溶接電圧の平均値及び前記溶接電圧のピーク値を演算する処理を行い、
   前記判定部は、
   前記溶接電流の平均値が減少し、かつ、前記溶接電圧の平均値と前記溶接電圧のピーク値との差が減少したと判定した場合に、前記アーク溶接の異常状態として、前記送給部から前記溶接機器への前記溶接ワイヤの送給異常を検出することを特徴とする請求項４に記載の溶接システム。
6. 前記判定部は、
   前記溶接電流の平均値が減少するものの、前記溶接電圧の平均値と前記溶接電圧のピーク値との差が減少しないと判定した場合に、前記アーク溶接の異常状態として、前記溶接機器と被溶接部材との間の距離が増加したことを検出することを特徴とする請求項５に記載の溶接システム。
7. 前記判定部は、
   前記溶接電流の平均値が増加したと判定した場合に、前記アーク溶接の異常状態として、前記溶接機器と被溶接部材との間の距離が減少したことを検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の溶接システム。
8. 前記情報処理部は、
   前記アーク溶接における短絡時間と当該短絡時間の平均値を演算する処理を行い、
   前記判定部は、
   前記短絡時間と前記短絡時間の平均値との差を前記閾値と比較して、前記アーク溶接の異常状態を検出することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の溶接システム。
9. 前記情報処理部は、
   前記アーク溶接における短絡周期と当該短絡周期の平均値を演算する処理を行い、
   前記判定部は、
   前記短絡周期と前記短絡周期の平均値との差を前記閾値と比較して、前記アーク溶接の異常状態を検出することを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の溶接システム。
10. 前記制御部との間で通信を行う通信部と、前記溶接情報及び前記処理情報のうち少なくとも一つを表示する表示部と、を有する操作装置を備え、
    前記異常検出部は、
    前記溶接情報及び前記処理情報のうち少なくとも一方を前記操作装置に出力することを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の溶接システム。
11. 前記制御部は、
    前記異常検出部によって前記溶接の異常状態が検出された場合に、前記溶接ロボット及び前記電源部を制御して前記溶接機器による溶接を中断することを特徴とする請求項３〜１０のいずれか１項に記載の溶接システム。
12. 溶接機器を有する溶接ロボットと前記溶接機器へ溶接電力を供給する電源部とをそれぞれ制御して、前記溶接機器による溶接を実行させる制御部と、
    溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方の情報を含む溶接情報が所定の条件を満たす場合に、前記溶接機器による溶接の異常状態を検出する異常検出部と
    を備え、
    前記異常検出部は、
    前記溶接ロボット及び前記電源部のうち少なくとも一方に対する前記制御部の制御状態に応じて、前記所定の条件を変更することを特徴とする溶接制御装置。
13. 溶接機器を有する溶接ロボットと前記溶接機器に溶接電力を供給する電源部とをそれぞれ制御して、前記溶接機器による溶接を実行させる制御工程と、
    溶接電流及び溶接電圧のうち少なくとも一方の情報を含む溶接情報を検出する溶接情報検出工程と、
    前記溶接情報検出工程によって検出された前記溶接情報が所定の条件を満たす場合に、前記溶接機器による溶接の異常状態を検出する異常検出工程と
    を含み、
    前記異常検出工程は、
    前記溶接ロボット及び前記電源部のうち少なくとも一方に対する前記制御工程による制御状態に応じて、前記所定の条件を変更することを特徴とする溶接異常の検出方法。

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