JP2013010119A - アーク溶接モニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接結果をモニタする際に高速周期のサンプリングを行うことはコスト増に繋がる。一方、低速周期のサンプリングでは溶接不良等の原因究明に充分な情報を残すことができない。
【解決手段】
ＲＡＭ２３は電流検出部３７及び電圧検出部３８により高速周期で取得した溶接電流及び溶接電圧のデータをリングバッファ方式で記憶する。ＣＰＵ２１は前記データの所定時間間隔での平均値を演算する。ハードディスク２６は前記平均値を記憶する。溶接異常の際、ＲＡＭ２３に記憶した各種データをハードディスク２６へ記憶する。高速アクセスが可能な高価な大容量ストレージを使用しなくても、溶接異常発生時の溶接現象を詳細解析するために必要なデータを自動的に取得することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーク溶接モニタ装置に関する。

アーク溶接の状態を監視するものとしては、特許文献１及び特許文献２が公知である。特許文献１では、アーク溶接中の溶接電流、溶接電圧、及び各種センサにより得られた波形データと、ロボットの動作軌跡とを同期させて記録し、モニタのディスプレイに表示するアーク溶接モニタ装置が提案されている。このモニタ装置により、溶接異常判定も行うことができるとともに、溶接異常があったデータ範囲に相当するロボットの動作軌跡の部分をそれ以外の箇所とは異なる色で表示するようにしている。又、このモニタ装置では、溶接電流及び溶接電圧の検出手段は、ロボット制御装置外、かつ、アーク溶接機外に独立して設置されている。特許文献１を従来技術１という。

特許文献２では、アーク溶接中の溶接電流出力平均値、溶接電圧出力平均値などの計測データをプログラム名、溶接箇所とともに、履歴情報として保存できるアーク溶接ロボットが提案されている。この履歴の保存タイミングは、全ての溶接条件変更時又は異常発生時のいずれかから選択可能としている。特許文献２を従来技術２という。

なお、アーク溶接ロボットによるアーク溶接では、アーク切れや溶着などの溶接異常、溶け込み不足や溶接ビードの形成不良などの施工不良が発生した場合、その原因を究明するために微小な時間領域での溶接現象を解析する必要があることも多い。この場合、前記現象が発生した部分において、高い周波数でサンプリングした実溶接電流と実溶接電圧が少なくとも必要である。それらに加えて実ワイヤ送給速度や実ガス流量などの付加情報があれば、原因究明に有効となる。

特開平１１−５８００７号公報 特開２００６−２６６５５号公報

従来技術１では、アーク溶接中の溶接電流、溶接電圧及び各種センサにより得られた波形データとロボットの動作領域とを同期させて記録できるアーク溶接モニタ装置が開示されている。

しかしながら、従来技術１では、次のような問題がある。全ての溶接施工に対して、同じ周波数でサンプリングした波形データを履歴として保存する。このため、高周波数でサンプリングした場合、高速でアクセスできる大容量の不揮発性記憶装置が必要となり、システムが非常に高価となる。

一方、従来技術２では、履歴として保存できるのが溶接電流と溶接電圧の教示ステップ間の平均値であるため、記憶容量は少なくて済むが、溶接不良の原因究明に十分な情報を残すことができない。

本発明の目的は、高速アクセスが可能な高価な大容量ストレージを採用することなく高周波のサンプリングを行うことによって、溶接異常発生時における微小な時間領域での溶接現象を解析するために必要なデータを、自動的に取得することができるアーク溶接モニタ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、溶接トーチを備える１又は２以上のマニピュレータと、前記溶接トーチに送給される溶接ワイヤを溶融して溶接対象物の溶接を行わせる１又は２以上の溶接機と、前記１又は２以上のマニピュレータと前記１又は２以上の溶接機とが接続されたロボット制御装置とを備え、前記マニピュレータ、及び前記溶接機で構成される１又は２以上の溶接ロボットの溶接動作が前記ロボット制御装置によって制御される溶接ロボットシステムに設けられるアーク溶接モニタ装置において、前記溶接機が備える溶接電流検出手段及び溶接電圧検出手段による所定のサンプリング周期で取得された溶接電流及び溶接電圧のうち、少なくともいずれか一方のデータを、リングバッファ方式で記憶する揮発性の第１記憶手段と、前記データの所定時間間隔での平均値を演算する平均値算出手段と、前記平均値を記憶する不揮発性の第２記憶手段とを備えることを特徴とするアーク溶接モニタ装置を要旨としている。

一般に、サンプリング周期が高速になればなるほど、サンプリングされたデータを記憶する不揮発性の記憶手段として、高速アクセスが可能な高価な大容量ストレージが必要となる。しかし、上記の構成によれば、第１記憶手段は、サンプリング周期を高速とし、高速アクセス可能なストレージにした場合でも、リングバッファ方式であるため大容量ストレージとする必要がない。さらには揮発性としたことによって、高速アクセスが可能な高価な不揮発性の大容量ストレージを記憶手段として採用しなくてもよい。又、第１記憶手段に記憶されている溶接電流及び溶接電圧は、高速なサンプリング周期（＝微小時間）で取得したデータであるため、溶接異常の発生時においては、微小な時間領域での溶接現象を解析することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、溶接異常の際に、前記第１記憶手段に記憶した前記少なくともいずれか一方のデータを、前記第２記憶手段へ記憶させる記憶制御手段を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、溶接異常の際には、揮発性の第１記憶手段に記憶したデータを、不揮発性の第２記憶手段へ記憶させたことによって、高速なサンプリング周期で取得したデータを、リングバッファの容量分だけ過去に遡って確認することができる。すなわち、溶接異常の発生直前の溶接現象を、高速サンプリングによる微小な時間領域で解析することができる。

請求項３の発明は、請求項２において、前記第１記憶手段、第２記憶手段、平均値算出手段及び記憶制御手段は、前記ロボット制御装置が備えることを特徴とする。
上記構成によれば、第１記憶手段、第２記憶手段、平均値算出手段及び記憶制御手段を、ロボット制御装置が備えた溶接ロボット溶接システムにおいて、請求項２の作用を実現できる。

請求項４の発明は、請求項２において、前記第１記憶手段、平均値算出手段、及び前記記憶制御手段を前記溶接機が備え、前記第２記憶手段を前記ロボット制御装置が備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第１記憶手段、平均値算出手段、及び記憶制御手段を溶接機が備え、第２記憶手段をロボット制御装置が備えた溶接ロボット溶接システムにおいて、請求項２の効果を容易に実現できる。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記溶接機は、溶接ワイヤを溶接トーチに送給するワイヤ送給装置を備えるとともに前記ワイヤ送給装置の溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷を検知する検知手段を備え、前記第１記憶手段は、溶接中の前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷の少なくともいずれか一方をリングバッファ方式で記憶し、前記平均値算出手段は、前記第１記憶手段が記憶する溶接中の前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷の少なくともいずれか一方を前記所定時間間隔での溶接ワイヤ関連平均値として演算し、前記第２記憶手段は、前記溶接ワイヤ関連平均値を記憶することを特徴とする。

上記の構成によれば、第１記憶手段は、サンプリング周期を高速とし、高速アクセス可能なストレージにした場合でも、リングバッファ方式であるため大容量ストレージとする必要がない。さらには揮発性としたことによって、高速アクセスが可能な高価な不揮発性の大容量ストレージを記憶手段として採用しなくてもよい。又、第１記憶手段に記憶されている溶接電流及び溶接電圧は、高速なサンプリング周期（＝微小時間）で取得したデータであるため、溶接異常の発生時においては、微小な時間領域での溶接現象を解析することができる。

請求項１の発明によれば、高速アクセスが可能な高価な大容量ストレージである不揮発性の記憶手段を使用しなくても、溶接異常発生時の微小な時間領域での溶接現象を解析するために必要なデータを自動的に取得可能なアーク溶接モニタ装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、溶接異常の際には、揮発性の第１記憶手段に記憶した溶接電流及び溶接電圧であるデータを、不揮発性の第２記憶手段へ記憶させるようにしたことによって、高速なサンプリング周期で取得したデータを、リングバッファの容量分だけ過去に遡って確認することができる。すなわち、溶接異常の発生直前の溶接現象を、高速サンプリングによる微小な時間領域で解析することができる。

請求項３の発明によれば、第１記憶手段、第２記憶手段、平均値算出手段及び記憶制御手段は、前記ロボット制御装置が備えることにより、請求項２の作用を実現できる。
請求項４の発明によれば、第１記憶手段、平均値算出手段、及び記憶制御手段を、溶接機が備え、第２記憶手段をロボット制御装置が備えることにより、請求項２の効果を容易に実現できる。

請求項５の発明によれば、請求項１の効果に加え、溶接現象をより詳細に解析するための付加的データ（ワイヤ送給速度及び送給系の負荷等）を自動的に取得することができる。

第１実施形態のアーク溶接モニタ装置を備えたアーク溶接ロボット溶接システムの概略図。 複数の溶接機とマニピュレータを備えたアーク溶接ロボット溶接システムのブロック図。 溶接機が行う溶接電流・溶接電圧等のサンプリングのフローチャート。 ロボット制御装置のＣＰＵが行う処理のフローチャート。 （ａ）は第２実施形態の溶接機が行う処理のフローチャート、（ｂ）、（ｃ）はロボット制御装置のＣＰＵが行う処理のフローチャート。

（第１実施形態）
以下、溶接ロボットシステムに設けられるアーク溶接モニタ装置を具体化した一実施形態を図１〜図４を参照して説明する。

図１、図２に示すように溶接ロボットシステムは、フロアの複数の場所に設置された複数のマニピュレータ１０と、前記マニピュレータ１０を制御する１つのロボット制御装置２０と、ロボット制御装置２０に通信ケーブルＬを介して接続された複数の溶接機３０とを備えている。複数の溶接機３０は、複数のマニピュレータ１０に各々１台ずつ接続されている。

（マニピュレータ１０）
図１に示すように、マニピュレータ１０は、フロア等の適当な箇所に固定されるベース部材１１と、それに複数の軸を介して連結された複数のアーム１２と、各アーム１２を駆動する図示しない駆動モータとによって構成されている。前記駆動モータには、図示しないロータリエンコーダを備え、前記駆動モータの現在位置の検出が可能である。マニピュレータ１０先端のアーム１２に設けられた手首部の先端には、被溶接物であるワーク（図示しない）に対してアーク溶接を行う溶接トーチ１４が取付けられている。

溶接ロボットシステムの各マニピュレータ１０は、それぞれ制御ケーブルＬ３を介してロボット制御装置２０に接続されている。図１では、１つのマニピュレータと、ロボット制御装置２０とが制御ケーブルＬ３を介して接続されているところが図示されているが、他のマニピュレータ１０に対して同様にロボット制御装置２０に接続されている。

マニピュレータ１０の各アーム１２に設けられた前記駆動モータ（図示しない）は、ロボット制御装置２０からロボット制御ケーブルを介して送信される駆動信号によって回転駆動される。この各駆動モータが回転駆動されることにより、マニピュレータ１０の各アーム１２が変位し、結果的に溶接トーチ１４が上下前後左右に移動可能とされる。

溶接トーチ１４は、溶加材としての溶接ワイヤ１３をワークＷの所定の溶接位置に導く。溶接ワイヤ１３とワークＷには溶接機３０の溶接電源３６からそれぞれ電圧印加用の電源ケーブルＬ１，Ｌ２が接続されており、溶接機３０によって溶接ワイヤ１３の先端とワークＷとの間に高電圧を印加してアークを発生させ、そのアークの熱で溶接ワイヤ１３およびワークＷを溶融させることにより、ワークＷに対して溶接が施される。

（ロボット制御装置２０）
ロボット制御装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、主制御部２４、通信制御部２５、及びハードディスク２６等を備え、各部はバス（ＢＵＳ）２７を介して相互に接続されている。ＣＰＵ２１は、各部をコントロールする。又、ＣＰＵ２１は、平均値算出手段及び記憶制御手段に相当する。

主制御部２４は、図示しないティーチペンダントで教示された作業プログラム、或いはティーチペンダントからの操作信号、或いは図示しない前記ロータリエンコーダからの現在位置情報等に基づいて制御指令を生成して、バス２７及び図示しないサーボードライバー、及び制御ケーブルＬ３を介して、前記図示しない駆動モータを回転制御し、溶接トーチ１４を移動する。

又、ロボット制御装置２０は、通信ケーブルＬを介して溶接機３０と通信をすることにより当該溶接機３０と同期を取り、例えば、溶接の開始や終了、出力電圧などの指示を行う。また、ロボット制御装置２０は、溶接機３０にワイヤ送給装置４０の制御の指示を行い、前記ワイヤ送給装置４０から溶接トーチ１４に溶接ワイヤ１３を送給させる。

ＲＯＭ２２は、マニピュレータ１０の動作を制御するための制御ソフトウェアを格納するものである。
ＲＡＭ２３は、揮発性のメモリであって、ＣＰＵ２１に対して作業領域を提供するものであり、計算データ等を一時的に記憶する。又、ＲＡＭ２３は、後述する溶接電流及び溶接電圧、並びに後述する溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及びモータ電流を、リングバッファ方式で記憶する。ＲＡＭ２３は、揮発性の第１記憶手段に相当する。ワイヤ送給速度及びモータ電流（すなわち、送給系の負荷）は、溶接異常を解析する場合の付加情報となる。

ハードディスク２６は、マニピュレータ１０の溶接作業が教示された作業プログラム、この作業プログラムの実行条件を示すデータ、制御定数を示すデータ等を格納するものである。また、ハードディスク２６は、後述する平均溶接電流及び平均溶接電圧を記憶する不揮発性の第２記憶手段に相当する。

通信制御部２５は、各溶接機３０と通信ケーブルＬを介して通信が可能である。
本実施形態では、アーク溶接モニタ装置は、ロボット制御装置２０のＲＡＭ２３、ハードディスク２６、及びＣＰＵ２１により構成されている。

（溶接機３０）
各溶接機３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、溶接制御部３４、及び通信制御部３５等を備えており、各部はバス（ＢＵＳ）３９を介して相互に接続されている。

又、溶接機３０は、溶接電源３６を備えている。溶接電源３６は、デジタルインバータ制御回路を備え、外部から入力される商用電源（たとえば３相２００Ｖ）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御が行われる。すなわち溶接電源３６の出力側は、電源ケーブルＬ１，Ｌ２を介して溶接トーチ１４とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧を供給する。ＣＰＵ３１は、溶接機３０の前記各部をコントロールする。

ＲＯＭ３２は、溶接機３０が備える溶接制御部３４（もしくは溶接電源３６）やワイヤ送給装置４０等の動作を制御するための制御ソフトウェアを格納するものである。ＲＡＭ３３は、揮発性のメモリであって、ＣＰＵ３１に対して作業領域を提供するものであり、計算データ等を一時的に記憶する。

溶接制御部３４は、前記制御ソフトウェアに従ってワイヤ送給装置４０等の動作を制御する。例えば、所定のタイミングで、又はロボット制御装置２０からの指示によりワイヤ送給装置４０を駆動させる。

ワイヤ送給装置４０は、駆動ロール４１と加圧ロール４２を備え、加圧ロール４２が図示しないバネにより駆動ロール４１側へ常時付勢されて溶接ワイヤ１３を両ロールに挟み込み、その摩擦力で溶接ワイヤ１３をはさんで図示しないワイヤリールから引っ張り出すようにされている。駆動ロール４１は駆動源としてのモータ４３にて回転駆動される。

モータ４３は、エンコーダ付サーボモータで構成されている。そして、溶接制御部３４は、前記エンコーダからフィードバックされるパルスを用いて溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度を測定するとともに送給時の速度（ワイヤ送給速度）を監視してフィードバック制御し、モータ４３のモータ電流を検出することにより、送給系の負荷を監視する。

溶接制御部３４は、溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷を検知する検知手段に相当する。
又、溶接制御部３４は、ロボット制御装置２０から送信される溶接条件に応じて、溶接電源３６を制御して溶接電流を溶接トーチ１４へ供給する。

通信制御部３５は、通信ケーブルＬを介してロボット制御装置２０の通信制御部２５に接続され、通信が可能である。
デジタルインバータ制御回路の出力側、すなわち、溶接電源３６の出力側は、電流検出部３７及び電圧検出部３８を備えている。前記電流検出部３７により、溶接ワイヤ１３に流れる溶接電流を検出する。又、電圧検出部３８により、溶接ワイヤ１３の先端とワークＷとの間に印加した溶接電圧を検出する。電流検出部３７及び電圧検出部３８は、バス３９に接続され、その検出データ（すなわち、溶接電流、溶接電圧）は、通信制御部３５、通信ケーブルＬを介してロボット制御装置２０に送信される。

電流検出部３７は、溶接電流検出手段に相当し、電圧検出部３８は溶接電圧検出手段に相当する。
（実施形態の作用）
上記のように構成された溶接ロボットシステムの作用を図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。

なお、以下では、説明の便宜上、１つの溶接機３０とその溶接機３０の電源ケーブルＬ１，Ｌ２に接続されるマニピュレータ１０に関して説明をするが、他の溶接機３０と、その溶接機３０の電源ケーブルＬ１，Ｌ２に接続されるマニピュレータ１０に関しても、同様に行われることと理解されたい。なお、以下では、説明の便宜上、ロボット制御装置２０と溶接機３０との通信においては、相互に識別コードが付与された通信データで通信が行われるものとし、ハードディスク２６には、その識別コードが付与されてファイル化された各種データが保存されるものとする。

図３のフローチャートは、溶接機３０のＣＰＵ３１が処理するフローチャートである。
同図に示すように、作業プログラムが実行されている溶接中は、Ｓ１０において、溶接機３０の電流検出部３７及び電圧検出部３８がそれぞれ前記所定のサンプリング周期（例えば１ＫＨｚ以上の周期）で、サンプリングした溶接電流及び溶接電圧を、ＣＰＵ３１が取得する。又、ＣＰＵ３１は、溶接制御部３４が前記と同一サンプリング周期でサンプリングした溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及びモータ４３のモータ電流を取得する。そして、ＣＰＵ３１は、Ｓ２０において溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度及びモータ電流、すなわち、サンプリング結果を、通信制御部３５を介してロボット制御装置２０に送信する。

図４は、ロボット制御装置２０のＣＰＵ２１が行う処理のフローチャートである。
同図に示すように、ＣＰＵ２１は、Ｓ１００において、通信制御部２５を介して前記サンプリング結果（すなわち、受信データ）を受信すると、Ｓ１１０でＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３にそれぞれのデータ（受信データ）をリングバッファ方式で記憶する。

リングバッファ方式は、ＲＡＭ２３の所定の記憶領域を、複数のセグメントに分割して、前記分割されたセグメント数を、同時に格納できるデータの個数とするものである。例えば、セグメント数を、Ｎ個としたとき、１〜Ｎ番であらわされるセグメントが存在することになる。このため、この個数を超えた測定回数のデータを記憶する場合、Ｎ個のセグメントに現在格納されているデータの中で、最も古いデータから順に新しいデータで上書きし、更新していく。

本実施形態では、ＲＡＭ２３に格納するデータは、溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度及びモータ電流の複数種あり、このデータ種別にそれぞれリングバッファ方式の記憶領域が用意されている。そして、データ種別毎に、それぞれのセグメントに書き込みを行うための書き込み位置レジスタと、同レジスタの読み込みを行うための読み込み位置レジスタが用意されている。書き込み位置レジスタは、初期値が１であり、受信データの書き込みが終了する毎に１ずつ増加し、Ｎに達した後は、１に戻る。又、読み込み位置レジスタは、初期値が１であり、受信データの読込みが終了する毎に１ずつ増加し、Ｎに達した後は、１に戻る。前記読み込み位置レジスタは、書き込み位置レジスタが示す値よりも先にいかないように、すなわち、オーバランしないように、ＣＰＵ２１により制御されている。

次の、Ｓ１２０では、ＣＰＵ２１は、平均値の算出タイミングが否かを判断する。平均値の算出タイミングは、予め設定された所定時間間隔で行うものであり、前記サンプリング周期よりも長く設定されている。本実施形態では、サンプリング周期が１ＫＨｚ以上としているため、最小でも１０ｍｓ毎に行うようにしている。なお、この数値は例示であり、限定されるものではない。

Ｓ１２０でＣＰＵ２１が平均値の算出タイミングとなっていると判定した場合は、Ｓ１３０において、ＣＰＵ２１は、前記データ種別毎に、前回の算出タイミングから、今回の算出タイミングまでにＲＡＭ２３に格納されたデータに基づいて平均値を算出し、算出結果をハードディスク２６にデータ種別毎に記憶し、Ｓ１４０に移行する。ここで、溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度の平均値、及びモータ４３のモータ電流の平均値は、溶接ワイヤ関連平均値に相当する。

又、Ｓ１２０でＣＰＵ２１が平均値の算出タイミングではないと判定した場合は、Ｓ１４０にジャンプする。
Ｓ１４０では、ＣＰＵ２１は、溶接異常が発生しているか否かを判定する。

溶接異常の判定は、受信したデータや、その他の情報に基づいて公知の判定方法により行う。例えば、一定時間以上継続して溶接電流が０であり溶接ワイヤ１３に通電されていない場合を溶接異常と判定する。或いは、ワイヤ送給速度が所定時間以上継続して０の場合を溶接異常と判定する方法等がある。

Ｓ１４０において、ＣＰＵ２１は溶接異常でないと判定した場合には、Ｓ１６０にジャンプする。
Ｓ１４０において、ＣＰＵ２１は溶接異常であると判定した場合には、Ｓ１５０において、ＲＡＭ２３へのリングバッファ方式の記憶を停止するとともにＲＡＭ２３に格納している各種データ（溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度、モータ電流）の全てをハードディスク２６にデータ種別毎に記憶し、このフローチャートを終了する。

なお、溶接異常と判定した場合、後の解析のために、ＲＡＭ２３に記憶した全データをハードディスク２６に記憶させる必要がない場合は、予め設定された制限容量の範囲内であって、最新のデータから順に古くなるデータを、ハードディスク２６にデータ種別毎に記憶するようにしてもよい。

Ｓ１４０からＳ１６０に移行した場合は、Ｓ１６０では、ＣＰＵ２１は、作業プログラムをチェックして溶接終了したか否かを判定する。溶接が終了していない場合には、Ｓ１００に戻り、溶接が終了した場合には、このフローチャートを終了する。

上記のように構成されたアーク溶接モニタ装置は、溶接異常があった場合は、揮発性のＲＡＭ２３に格納された各種データは、不揮発性のハードディスク２６に格納するため、後の溶接異常の解析に使用することができる。

本実施形態は、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のアーク溶接モニタ装置は、溶接機３０が備える電流検出部３７（溶接電流検出手段）及び電圧検出部３８（溶接電圧検出手段）による所定のサンプリング周期で取得された溶接電流及び溶接電圧の両方のデータを、リングバッファ方式で記憶する揮発性のＲＡＭ２３（第１記憶手段）と、前記データの所定時間間隔での平均値を演算するＣＰＵ２１（平均値算出手段）と、前記平均値を記憶する不揮発性のハードディスク２６（第２記憶手段）とを備える。

ここで、ＲＡＭ２３として不揮発性のメモリを採用した場合、一般的に、サンプリング周期が高速になればなるほど、高速アクセス可能な高価な大容量ストレージを有したものが必要となるが、上記構成のように、リングバッファ方式のＲＡＭ２３を採用したことによって大容量ストレージとする必要がない。又、ＲＡＭ２３に記憶されている溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度、及びワイヤ送給装置４０のモータ電流は、サンプリング周期（微小時間単位）でのデータを取得し保存するようにしたことによって、溶接異常発生時の溶接現象を解析するために必要なデータを自動的に取得することができる。

（２） 本実施形態のアーク溶接モニタ装置は、溶接異常の際に、ＲＡＭ２３（第１記憶手段）に記憶した各種データを、ハードディスク２６（第２記憶手段）へ記憶させるＣＰＵ２１（記憶制御手段）を備える。上記構成によれば、溶接異常の際には、揮発性のＲＡＭ２３に記憶したデータを、不揮発性のハードディスク２６へ記憶させる。このようにしたことによって、高速なサンプリング周期で取得したデータを、リングバッファの容量分だけ過去に遡って確認することができる。すなわち、溶接異常の発生直前の溶接現象を、高速サンプリングによる微小な時間領域で解析することができる。

（３） 本実施形態のアーク溶接モニタ装置は、ＲＡＭ２３（第１記憶手段）、ハードディスク２６（第２記憶手段）、ＣＰＵ２１（平均値算出手段及び記憶制御手段）を、ロボット制御装置２０が備える。この結果、本実施形態によれば、ロボット制御装置２０において、第１記憶手段、第２記憶手段、平均値算出手段及び記憶制御手段は、前記ロボット制御装置が備えることにより、請求項２の作用を実現できる。

（４） 本実施形態のアーク溶接モニタ装置は、溶接機３０が、溶接ワイヤ１３を溶接トーチ１４に送給するワイヤ送給装置４０を備えるとともにワイヤ送給装置４０の溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及び送給系の負荷を検知する溶接制御部３４（検知手段）を備える。又、ＲＡＭ２３（第１記憶手段）は、溶接中の溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及び送給系の負荷の両方をリングバッファ方式で記憶する。さらに、ＣＰＵ２１（平均値算出手段）は、ＲＡＭ２３（第１記憶手段）が記憶する溶接中の溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及び送給系の負荷の両方における、所定時間間隔での平均値（溶接ワイヤ関連平均値）を演算する。そして、ハードディスク２６（第２記憶手段）は、溶接ワイヤ関連平均値を記憶する。

この結果、溶接異常発生時の微小な時間領域での溶接現象を解析するために必要なデータ（溶接電流、又は溶接電圧）に加えて、さらに詳細に解析するための付加的データ（ワイヤ送給速度、送給負荷等）を自動的に取得することができる。

（５） 本実施形態のアーク溶接モニタ装置は、１台のロボット制御装置２０に複数台の溶接機３０が接続されているシステムにおいても、溶接異常発生時の微小な時間領域での溶接現象を解析するために必要なデータを自動的に取得することができる。

（６） 本実施形態では、溶接機３０は、デジタルインバータ制御回路を備えるデジタル溶接機であって、近年、急速に普及しつつあるデシタル溶接機に内蔵されている電流検出部３７、電圧検出部３８を利用するので、ロボット制御装置２０や溶接機３０の外部に電流検出部、電圧検出部を設ける場合に比して、システムが安価となり、セットアップ及びメンテナンスも簡単となる。

（第２実施形態）
第２実施形態のアーク溶接モニタ装置を図１、図２、及び図５を参照して説明する。第２実施形態のハード構成は、第１実施形態と同一であり、ソフトウエの構成が異なるため、同一構成については同一符号を付して異なる構成について説明する。

本実施形態では、溶接機３０のＲＡＭ３３は、揮発性のメモリであって、溶接電流及び溶接電圧、並びに溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及びモータ電流を、リングバッファ方式で記憶する。ＲＡＭ３３は、揮発性の第１記憶手段に相当する。又、溶接機３０のＣＰＵ３１は、平均値算出手段及び記憶制御手段に相当する。ロボット制御装置２０のハードディスク２６は第２記憶手段に相当する。そして、第２実施形態のアーク溶接モニタ装置は、溶接機３０のＲＡＭ３３、ハードディスク２６、及び溶接機３０のＣＰＵ３１により構成されている。

（第２実施形態の作用）
第２実施形態のアーク溶接モニタ装置の作用を図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

図５（ａ）は、溶接機３０のＣＰＵ３１が行う処理のフローチャートである。
Ｓ２００において、ＣＰＵ３１は、第１実施形態と同様に溶接機３０の電流検出部３７及び電圧検出部３８が、それぞれ所定のサンプリング周期（例えば１ＫＨｚ以上の周期）で、サンプリングした溶接電流及び溶接電圧を取得する。又、ＣＰＵ３１は、溶接制御部３４が前記と同一サンプリング周期でサンプリングした溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度及びモータ４３のモータ電流を取得する。そして、Ｓ２１０においてＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３にそれぞれのデータを、第１実施形態で説明したリングバッファ方式で記憶する。

次のＳ２２０では、ＣＰＵ３１は、平均値の算出タイミングが否かを判断する。平均値の算出タイミングは、予め設定された所定時間間隔で行うものであり、前記サンプリング周期よりも長く設定されている。本実施形態では、サンプリング周期が１ＫＨｚ以上としているため、最小でも１０ｍｓ毎に行うようにしている。なお、この数値は例示であり、限定されるものではない。

Ｓ２２０でＣＰＵ３１が平均値の算出タイミングとなっていないと判定した場合は、この処理のフローチャートを一旦終了する。
Ｓ２２０でＣＰＵ３１が平均値の算出タイミングとなっていると判定した場合は、Ｓ２３０において、ＣＰＵ３１は、前記データ種別毎に、前回の制御周期の算出タイミングから、今回の制御周期の算出タイミングまでにＲＡＭ３３に格納されたデータに基づいてそれぞれ平均値を算出する。

そして、Ｓ２４０において、ＣＰＵ３１は、これらの平均値を、通信制御部３５を介してロボット制御装置２０に送信する。ここで、溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度の平均値、及びモータ４３のモータ電流の平均値は、溶接ワイヤ関連平均値に相当する。

図５（ｂ）に示すようにロボット制御装置２０のＣＰＵ２１は、Ｓ３００において通信制御部２５で受信した各種データの平均値を、ハードディスク２６に、第１実施形態と同様に格納する。

ここで、溶接機３０のＣＰＵ３１が溶接異常を検出した場合、例えば、取得したデータや、一定時間以上継続して溶接電流が０であり溶接ワイヤ１３に通電されていない場合を溶接異常と判定した場合、或いは、溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度が所定時間以上継続して０の場合を溶接異常と判定した場合、ＣＰＵ３１は、ロボット制御装置２０に通信制御部３５を介して溶接異常を通知するとともに、ＲＡＭ３３への前記各種データのリングバッファ方式の記憶を停止する。なお、溶接異常の判定は前記方法以外の公知の方法であってもよい。

或いは、ロボット制御装置２０のＣＰＵ２１が公知の方法で溶接異常の判定をした場合は、ＣＰＵ２１は、溶接機３０に対して、通信制御部２５を介して溶接異常を通知する。この場合は、溶接機３０のＣＰＵ３１は、通信制御部３５を介してロボット制御装置２０からの溶接異常の通知に応じてＲＡＭ３３へのリングバッファ方式のデータの記憶を停止する。

このようにして、溶接異常の判定がロボット制御装置２０、又は溶接機３０で行われた場合、ＲＡＭ３３の各種データの記憶（書き込み）が停止され、この後、ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３にリングバッファ方式で記憶されている各種のデータ（ＲＡＭデータ）を読込して、そのＲＡＭデータを通信制御部２５を介してロボット制御装置２０に送信する。

ロボット制御装置２０のＣＰＵ２１は、図５（ｃ）のＳ４００において、通信制御部２５で受信したＲＡＭデータをハードディスク２６に格納する。
このようにすることにより、１台のロボット制御装置２０に複数台の溶接機３０が接続されている場合において、通信速度、或いは通信ケーブルの通信容量の不足により高周波数のサンプリングデータをリアルタイムにロボット制御装置２０に送信できなくとも、溶接異常発生時のそれらの詳細データを、ロボット制御装置２０のハードディスク２６に履歴として保存し、溶接異常の原因究明に使用することができる。

本実施形態は、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のアーク溶接モニタ装置では、溶接機３０のＲＡＭ３３を第１記憶手段とし、ＣＰＵ３１を平均値算出手段及び記憶制御手段とし、ロボット制御装置２０のハードディスク２６を第２記憶手段として構成されている。

この結果、このように構成しても、溶接異常の際には、溶接機３０が備える揮発性のＲＡＭ３３に記憶した溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度、モータ４３のモータ電流を、ロボット制御装置２０が備える不揮発性のハードディスク２６へ記憶させるため、溶接異常の発生時に、サンプリング周期での溶接電流及び溶接電圧のデータをロボット制御装置２０のハードディスク２６から取得して使用することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく下記のように変更してもよい。
・ 第２実施形態では、ロボット制御装置２０側でも溶接異常を判定するようにしたが、ロボット制御装置２０側の溶接異常判定を溶接機３０のみで行うようにしてもよい。

・ 前記各実施形態では、溶接ロボットシステムは、１つのロボット制御装置２０に複数の溶接機３０及び複数のマニピュレータ１０を備えるようにしたが、１つのロボット制御装置２０に１つの溶接機３０及び１つのマニピュレータ１０を備えるようにしてもよい。

・ 前記各実施形態では、所定のサンプリング周期で取得するデータは、溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度、モータ４３のモータ電流としたが、溶接異常を解析するためには、溶接電流、溶接電圧のいずれか一方の解析が可能であれば済むことがあるため、溶接電流及び溶接電圧のうちいずれか一方のデータ、すなわち、溶接電流、又は溶接電圧を取得するように構成し、揮発性の第１記憶手段としてのＲＡＭ２３等に格納するようにしてもよい。そして、溶接異常のときに、そのデータを不揮発性の第２記憶手段であるハードディスク２６等に格納するようにしてもよい。

・ 前記各実施形態では、溶接制御部３４は溶接ワイヤ１３のワイヤ送給速度、モータ４３のモータ電流の両方を取得（サンプリング）するようにしたが、いずれか一方のみをサンプリングするようにしてもよい。

・ 前記各実施形態では、ＣＰＵ３１は、記憶制御手段としたが、溶接異常があったときに、オペレータが、図示しないティーチペンダント、或いは図示しない操作盤を操作して、ＲＡＭ３３に記憶した溶接電流及び溶接電圧を、ハードディスク２６に、記憶させるようにしてもよい。

・ 前記各実施形態では、不揮発性の第２記憶手段としてハードディスク２６にしたが、不揮発性の第２記憶手段は、ハードディスクに限定されるものではない。不揮発性の記憶手段としては、光学磁気記憶装置等の記憶手段、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリであってもよい。

・ 前記各実施形態では、デジタルインバータ制御回路を備えた溶接電源３６を使用する溶接ロボットシステムに具体化し、デジタルインバータ制御回路に付随して設けられた電流検出部３７、電圧検出部３８をそのまま利用できるものとなっている。これに代えて、デジタルインバータ制御回路を備えていない、アナログ形式の溶接電源を使用するようにしてもよい。この場合は、電源回路の出力側には溶接電流を検出する溶接電流検出センサ溶接電流検出手段とし、溶接電圧を検出する溶接電圧検出センサを溶接電圧検出手段としてさらに設ける必要があるが、このように構成してもよい。

・ 前記各実施形態において、アーク溶接ではシールドガスを溶接トーチ１４から噴出するようにしていることが一般的であるため、説明を省略している。このシールドガスの溶接中のガス流量を検出するガス流量測定器を設けて、溶接中にこのガス流量測定器を前記所定のサンプリング周期で測定し、この値（付加情報）を各実施形態の第１記憶手段にリングバッファ方式で格納し、溶接異常の際に、各実施形態の第２記憶手段に格納するようにしてもよい。

１０…マニピュレータ、１４…溶接トーチ、２０…ロボット制御装置、
２１…ＣＰＵ（記憶制御手段、平均値算出手段）、
２３…ＲＡＭ（第１記憶手段）、２６…ハードディスク（第２記憶手段）、
３０…溶接機、３７…電流検出部（溶接電流検出手段）、
３８…電圧検出部（溶接電圧検出手段）。

Claims (5)

1. 溶接トーチを備える１又は２以上のマニピュレータと、前記溶接トーチに送給される溶接ワイヤを溶融して溶接対象物の溶接を行わせる１又は２以上の溶接機と、前記１又は２以上のマニピュレータと前記１又は２以上の溶接機とが接続されたロボット制御装置とを備え、前記マニピュレータ、及び前記溶接機で構成される１又は２以上の溶接ロボットの溶接動作が前記ロボット制御装置によって制御される溶接ロボットシステムに設けられるアーク溶接モニタ装置において、
   前記溶接機が備える溶接電流検出手段及び溶接電圧検出手段による所定のサンプリング周期で取得された溶接電流及び溶接電圧のうち、少なくともいずれか一方のデータを、リングバッファ方式で記憶する揮発性の第１記憶手段と、
   前記データの所定時間間隔での平均値を演算する平均値算出手段と、
   前記平均値を記憶する不揮発性の第２記憶手段とを備えることを特徴とするアーク溶接モニタ装置。
2. 溶接異常の際に、前記第１記憶手段に記憶した少なくともいずれか一方のデータを、前記第２記憶手段へ記憶させる記憶制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接モニタ装置。
3. 前記第１記憶手段、第２記憶手段、平均値算出手段及び記憶制御手段を、前記ロボット制御装置が備えることを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接モニタ装置。
4. 前記第１記憶手段、平均値算出手段、及び前記記憶制御手段を、前記溶接機が備え、
   前記第２記憶手段を前記ロボット制御装置が備えることを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接モニタ装置。
5. 前記溶接機は、溶接ワイヤを溶接トーチに送給するワイヤ送給装置を備えるとともに前記ワイヤ送給装置の溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷を検知する検知手段を備え、
   前記第１記憶手段は、溶接中の前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷の少なくともいずれか一方をリングバッファ方式で記憶し、
   前記平均値算出手段は、前記第１記憶手段が記憶する溶接中の前記溶接ワイヤのワイヤ送給速度及び送給系の負荷の少なくともいずれか一方の前記所定時間間隔での溶接ワイヤ関連平均値を演算し、
   前記第２記憶手段は、前記溶接ワイヤ関連平均値を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のアーク溶接モニタ装置。

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