JP2018171634A - 溶接良否判定装置、溶接システム、溶接良否判定方法及び溶接良否判定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】施工条件が変更された場合であっても、生産物の品質を保持する。【解決手段】施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関する溶接計測データと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する閾値判定処理を実行する判定部１１と、施工条件のいずれかが変更された場合に、閾値判定処理の実行を禁止する判定禁止部１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接良否判定装置、溶接システム、溶接良否判定方法及び溶接良否判定プログラムに関する。

溶接ロボットを使用して物を生産する場合、生産物の品質を一定以上に保つために溶接不良の有無をチェックする必要がある。下記特許文献１には、溶接不良を検出するために、溶接の作業時に計測される電流及び電圧等の計測値と閾値（上限閾値及び下限閾値）とを比較して、溶接不良の有無を判定する溶接品質判定システムが開示されている。この溶接品質判定システムでは、過去の溶接作業時に得られた計測値の平均値に基づいて溶接不良の有無を判定する際の閾値を設定している。

特開２０１６−２６８７７号公報

溶接作業の現場では、作業の状況等に応じて、例えば溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件、溶接開始位置、溶接終了位置並びにトーチの姿勢等を含む施工条件が変更される場合がある。施工条件が変更された場合に、特許文献１のように施工条件が変更される前の計測値に基づいて設定された閾値を用いて溶接不良の有無を判定することとすると、誤判定を招く要因となり、生産物の品質を保持できなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、施工条件が変更された場合であっても、生産物の品質を保持することができる溶接良否判定装置、溶接システム、溶接良否判定方法及び溶接良否判定プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る溶接良否判定装置は、施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する判定処理を実行する判定部と、施工条件が変更された場合に、判定処理の実行を禁止する判定禁止部と、を備える。

この態様によれば、施工条件が変更された場合に、アーク溶接時の計測データと閾値とを比較して溶接不良の有無を判定する判定処理の実行を禁止することができるため、判定処理による誤判定を回避することが可能となる。

上記態様において、判定禁止部により判定処理の実行が禁止されているときに、良品として判定された複数の結果物に対応する各データに基づいて、閾値を算出する算出部をさらに備え、判定禁止部は、算出部により閾値が算出された場合に、禁止を解除することとしてもよい。

この態様によれば、判定処理の実行を禁止した後に、良品として判定された複数の結果物に対応するデータに基づいて、判定処理に用いる閾値を算出し、当該閾値を算出した後に、判定処理の実行を再開させることができるため、判定処理の精度を向上させることが可能となる。

上記態様において、算出部は、判定処理の実行が禁止されているときに入力される、アーク溶接による結果物が良品又は不良品のいずれであるのかを示す良否データに基づいて判定される良品の数が、所定数以上に達した場合に、良品として判定されたアーク溶接による複数の結果物に対応する各データに基づいて、閾値を算出することとしてもよい。

この態様によれば、判定処理の実行を禁止した後に入力される良否データに基づいて、良品の数が所定数以上に達したか否かを判定し、良品の数が所定数以上に達した場合に、良品として判定された複数の結果物に対応するデータに基づいて閾値を算出することができるため、判定処理に用いる閾値の精度をさらに高めることが可能となる。

上記態様において、施工条件は、少なくとも、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度及びワークの厚さのいずれかを含む溶接条件を含んでいることとしてもよい。

この態様によれば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度及びワークの厚さのいずれかが変更された場合に、判定処理の実行を禁止させることができるため、これらが変更される前に算出された閾値に基づいて溶接不良の有無を判定する事態を回避することが可能となる。

上記態様において、施工条件は、少なくとも、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離及び溶接トーチの姿勢のいずれかを含むこととしてもよい。

この態様によれば、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離及び溶接トーチの姿勢のいずれかが変更された場合に、判定処理の実行を禁止させることができるため、これらが変更される前に算出された閾値に基づいて溶接不良の有無を判定する事態を回避することが可能となる。

本発明の他の態様に係る溶接システムは、上記溶接良否判定装置と、アーク溶接を行う溶接部と、を備える。

この態様によれば、上記溶接良否判定装置とアーク溶接を行う溶接部とを備える溶接システムにおいて、前述した溶接良否判定装置における作用効果と同様の佐用効果を奏することが可能となる。

本発明の他の態様に係る溶接良否判定方法は、プロセッサにより制御される方法であって、施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する判定処理を実行する判定ステップと、施工条件が変更された場合に、判定処理の実行を禁止する判定禁止ステップと、を含む。

この態様によれば、施工条件が変更された場合に、アーク溶接時の計測データと閾値とを比較して溶接不良の有無を判定する判定処理の実行を禁止することができるため、判定処理による誤判定を回避することが可能となる。

本発明の他の態様に係る溶接良否判定プログラムは、コンピュータを、施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する判定処理を実行する判定部、施工条件が変更された場合に、判定処理の実行を禁止する判定禁止部、として機能させる。

この態様によれば、施工条件が変更された場合に、アーク溶接時の計測データと閾値とを比較して溶接不良の有無を判定する判定処理の実行を禁止することができるため、判定処理による誤判定を回避することが可能となる。

本発明によれば、施工条件が変更された場合であっても、生産物の品質を保持することができる溶接良否判定装置、溶接システム、溶接良否判定方法及び溶接良否判定プログラムを提供することができる。

本発明に係る溶接システムの概略構成を例示するブロック図である。 図１の溶接システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、本発明に係る溶接システムの概略構成を例示するブロック図である。溶接システム１００は、例えば、制御装置１及び溶接部２を備える。溶接部２は、制御装置１において設定される施工条件に従ってアーク溶接を行う部位であり、例えばマニピュレータである。具体的に、溶接部２は、工場の床面等に固定されるベース部材上に設けられる多関節アームと、多関節アームの先端に連結される溶接トーチと、多関節アームに固定されるワイヤ送給装置と、ワークを設置する作業台とを有する。

制御装置１は、例えば、プロセッサ、メモリ及び通信インタフェースを含む制御ユニットにより構成される。制御装置１は、例えば、プロセッサがメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、後述する各種機能を実現する。

制御装置１は、単一の制御ユニットにより構成されることとしてもよいし、複数の制御ユニットにより構成されることとしてもよい。複数の制御ユニットにより構成される場合の一例として、制御装置本体と、ティーチペンダントと、溶接機とにより構成されるものがある。

ティーチペンダントは、作業者が溶接部２の動作を教示する制御ユニットであり、例えば、制御部、記憶部、通信部、入力部及び表示部を有する。制御装置本体は、ティーチペンダントからの指示に従い、溶接部２及び溶接機を制御する制御ユニットであり、例えば、制御部、記憶部及び通信部を有する。溶接機は、制御装置本体において設定される施工条件に従って、溶接電流、溶接電圧及びワイヤ送給速度等を制御し、溶接ワイヤの先端とワークとの間にアークを発生させる制御ユニットである。溶接機は、例えば、制御部、記憶部、通信部及び計測部を有する。

ここで、制御装置１において設定される施工条件には、ワークにアーク溶接を施した結果物の品質に影響を与え得る項目が設定される。具体的に、溶接条件、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離及び溶接トーチの姿勢等が、施工条件として設定される。施工条件に含まれる溶接条件は、アーク溶接を行う際の諸条件を定める項目である。この溶接条件には、例えば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度及びワークの厚さが含まれる。

施工条件は、例えば、制御装置１が溶接開始命令を実行するときに参照する設定ファイルに記憶される。溶接開始命令は、溶接部２にアーク溶接を開始させるための命令である。

図１の説明に戻る。本実施形態における制御装置１は、機能構成として、例えば、制御部１０、記憶部１４、通信部１５、入力部１６及び表示部１７を有する。記憶部１４は、制御装置１における処理の実行に必要な各種プログラムや各種の情報を記憶する。通信部１５は、例えば通信ケーブルＣを介して接続される溶接部２との通信を制御する。入力部１６は、作業者からの教示を受け付ける入力装置である。入力部１６は、例えば、複数のキーを有しており、各キーの操作に応じて入力信号を生成し、制御部１０に出力する。表示部１７は、文字や映像等を表示するディスプレイ装置である。

制御部１０は、プロセッサがメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、例えば、判定部１１、判定禁止部１２及び算出部１３の各機能を実現する。制御部１０が有するこれらの機能のうち、少なくとも、判定部１１及び判定禁止部１２が、本実施形態に係る溶接良否判定装置の機能を構成する。なお、溶接良否判定装置の機能は、これに限定されることなく、必要に応じて任意の機能を適宜追加することができる。

また、溶接良否判定装置の機能は、制御装置１を構成する各装置、例えば制御装置本体、ティーチペンダント及び溶接機のうち、いずれの装置によって実現されることとしてもよいし、制御装置１に外付けされるＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の端末装置によって実現されることとしてもよい。さらに、溶接良否判定装置の各機能を、制御装置本体、ティーチペンダント、溶接機及び端末装置のいずれか異なる複数の装置によって実現させることとしてもよい。

制御部１０が有する各機能について、以下に説明する。

判定部１１は、閾値判定処理（判定処理）を実行する。閾値判定処理は、溶接計測データと閾値とを比較し、溶接不良が生じたか否かを判定する処理である。溶接計測データは、アーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータであり、例えば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度である。

閾値判定処理の閾値は、上限閾値及び下限閾値を含む。閾値は、例えば、過去に取得した溶接計測データの平均値に基づいて算出することができる。

判定禁止部１２は、施工条件のいずれかが変更された場合に、閾値判定処理の実行を禁止し、閾値判定禁止フラグをＯＮにする。閾値判定禁止フラグは、閾値判定処理の実行が禁止されているか否かを示すフラグ情報である。閾値判定禁止フラグがＯＮのときには、閾値判定処理の実行が禁止されていることを示す。一方、閾値判定禁止フラグがＯＦＦのときには、閾値判定処理の実行が許可されていることを示す。

判定禁止部１２は、閾値判定処理の実行を禁止した後に、算出部１３により閾値が算出された場合に、閾値判定処理の実行に対する禁止を解除し、閾値判定禁止フラグをＯＦＦにする。

算出部１３は、判定禁止部１２により閾値判定処理の実行が禁止されているときに、アーク溶接の結果物が良品又は不良品のいずれであるのかを示す良否データの入力を受け付ける。良否データの入力は、例えば作業者が入力部１６の所定キーを押下することで行う。具体的に、作業者は、アーク溶接の結果に関する溶接結果情報を確認することや、アーク溶接の結果物を目視で確認することにより、そのアーク溶接の結果物に対する良否データを入力する。溶接結果情報は、アーク溶接が行われた後に表示部１７に表示される確認用の結果情報である。

算出部１３は、入力部１６から出力される良否データが良品を示す内容であるか否かを判定する。算出部１３は、良品を示す内容であると判定した数が所定数以上に達した場合に、良品として判定したアーク溶接による複数の結果物に対応する溶接計測データに基づいて、閾値を算出する。所定数は、適切な閾値を算出するために必要となる数を、実験を繰り返し行う等して求め、設定することができる。

次に、図２を参照して、実施形態における溶接システム１００の動作について説明する。この動作を開始する前に、閾値判定処理を実行する溶接区間と、閾値を算出するためにカウントする良品数とを設定する。また、閾値判定禁止フラグをＯＦＦにする。

溶接部２は、制御部１０による制御に基づいて、溶接ワイヤの先端とワークとの間にアークを発生させることで、アーク溶接を行う（ステップＳ１０１）。

続いて、制御部１０は、溶接部２が溶接を行う区間が、予め設定した溶接区間であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）には、本動作を終了する。

上記ステップＳ１０２の判定で溶接を行う区間が予め設定した溶接区間であると判定した場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）に、制御部１０は、閾値判定処理の禁止が継続中であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、処理を後述するステップＳ１０７に移行する。ここで、閾値判定処理の禁止が継続中であるか否かは、閾値判定禁止フラグを参照して判定する。

上記ステップＳ１０３の判定で閾値判定処理の禁止が継続中ではないと判定した場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）に、制御部１０の判定禁止部１２は、施工条件のいずれかが変更されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）に、制御部１０の判定部１１は、閾値判定処理を実行する（ステップＳ１０５）。つまり、判定部１１は、溶接計測データと閾値とを比較し、溶接不良が生じたか否かを判定する。そして、本動作を終了する。

上記ステップＳ１０４の判定で施工条件のいずれかが変更されたと判定した場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）に、制御部１０の判定禁止部１２は、閾値判定処理の実行を禁止する（ステップＳ１０６）。具体的に、判定禁止部１２は、閾値判定禁止フラグをＯＮにする。

続いて、制御装置１の表示部１７は、アーク溶接の結果である溶接結果情報を表示する（ステップＳ１０７）。

続いて、制御部１０の算出部１３は、作業者の操作指示に従って入力部１６から出力される良否データが良品を示す内容であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０８；ＮＯ）には、処理を前述のステップＳ１０１に移行する。

上記ステップＳ１０８の判定で良否データが良品を示す内容であると判定した場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）に、制御部１０の算出部１３は、良品として判定した数が、予め設定した良品数（設定数）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）には、処理を前述のステップＳ１０１に移行する。

上記ステップＳ１０９の判定で良品の数が設定数以上であると判定した場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）に、制御部１０の算出部１３は、良品として判定したアーク溶接による複数の結果物に対応する溶接計測データに基づいて、閾値を算出する（ステップＳ１１０）。

続いて、制御部１０の判定禁止部１２は、閾値判定処理の実行禁止を解除する（ステップＳ１１１）。具体的に、判定禁止部１２は、閾値判定禁止フラグをＯＦＦにする。このとき、作業者が所望する場合には、上記ステップＳ１１０で算出した閾値を、確認用に表示部１７に表示することとしてもよい。そして、処理を前述のステップＳ１０１に移行する。

上述したように、実施形態における溶接システム１００によれば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度、ワークの厚さ、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離及び溶接トーチの姿勢を含む施工条件のいずれかが変更された場合に、閾値判定処理の実行を禁止することができる。したがって、施工条件が変更される前に算出された閾値に基づいて溶接不良の有無を判定する事態を回避することができることとなり、閾値判定処理による誤判定を回避することが可能となる。

それゆえ、実施形態における溶接システム１００によれば、施工条件が変更された場合であっても、生産物の品質を保持することが可能となる。

また、実施形態における溶接システム１００によれば、閾値判定処理の実行を禁止した後に、良品として判定された複数の結果物に対応する溶接計測データに基づいて閾値を算出し、当該閾値を算出した後に、閾値判定処理の実行を再開させることができるため、閾値判定処理の精度を向上させることができる。

さらに、実施形態における溶接システム１００によれば、閾値判定処理の実行を禁止した後に入力される良否データに基づいて、良品の数が設定数以上に達したか否かを判定し、良品の数が設定数以上に達した場合に、良品として判定された複数の結果物に対応する溶接計測データに基づいて閾値を算出することができる。言い換えると、不良品として判定された複数の結果物に対応する溶接計測データを除外して閾値を算出することができる。これにより、閾値判定処理に用いる閾値の精度をさらに高めることができる。

[変形例]
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

例えば、前述した実施形態では、施工条件のいずれかが変更された場合に、閾値判定処理の実行を禁止しているが、閾値判定処理の実行を禁止する条件はこれに限定されない。例えば、前述した条件の他に、閾値が存在しない場合に閾値判定処理の実行を禁止することとしてもよい。閾値が存在しなければ、判定不能となるため、閾値判定処理の実行を閾値が存在する場合に限定することで、生産物の品質を的確に管理することが可能となる。

１…制御装置、２…溶接部、１０…制御部、１１…判定部、１２…判定禁止部、１３…算出部、１４…記憶部、１５…通信部、１６…入力部、１７…表示部、１００…溶接システム、Ｃ…通信ケーブル

Claims (8)

1. 施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する判定処理を実行する判定部と、
   前記施工条件が変更された場合に、前記判定処理の実行を禁止する判定禁止部と、
   を備える溶接良否判定装置。
2. 前記判定禁止部により前記判定処理の実行が禁止されているときに、良品として判定された前記アーク溶接による複数の結果物に対応する各前記データに基づいて、前記閾値を算出する算出部をさらに備え、
   前記判定禁止部は、前記算出部により前記閾値が算出された場合に、前記禁止を解除する、
   請求項１記載の溶接良否判定装置。
3. 前記算出部は、前記判定処理の実行が禁止されているときに入力される、前記アーク溶接による結果物が良品又は不良品のいずれであるのかを示す良否データに基づいて判定される良品の数が、所定数以上に達した場合に、良品として判定された前記アーク溶接による複数の結果物に対応する各前記データに基づいて、前記閾値を算出する、
   請求項２記載の溶接良否判定装置。
4. 前記施工条件は、少なくとも、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度及びワークの厚さのいずれかを含む溶接条件を含んでいる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の溶接良否判定装置。
5. 前記施工条件は、少なくとも、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離及び溶接トーチの姿勢のいずれかを含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の溶接良否判定装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の溶接良否判定装置と、
   前記アーク溶接を行う溶接部と、
   を備える溶接システム。
7. プロセッサにより制御される方法であって、
   施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する判定処理を実行する判定ステップと、
   前記施工条件が変更された場合に、前記判定処理の実行を禁止する判定禁止ステップと、
   を含む溶接良否判定方法。
8. コンピュータを、
   施工条件に従ってアーク溶接を行っているときに計測される溶接に関するデータと閾値とを比較して溶接不良が生じたか否かを判定する判定処理を実行する判定部、
   前記施工条件が変更された場合に、前記判定処理の実行を禁止する判定禁止部、
   として機能させる溶接良否判定プログラム。