JP2020203309A - 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接異常の判定精度を高めることができる制御装置、プログラム、及びロボット制御システムを提供する。【解決手段】制御装置は、溶接時における溶接パラメータの計測値を用いて近似線を算出する算出部と、近似線に基づき、次回以降の計測時の溶接パラメータの値を推定する推定部と、推定された前記溶接パラメータの推定値を用いて閾値を調整する調整部と、調整された閾値と、次回以降の計測時の溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う判定部と、異常判定の結果を出力する出力部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、プログラム、及びロボット制御システムに関する。

従来、アーク溶接における溶接異常の検出方法として様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１には、溶接電流や溶接電圧とは異なる物理量を推定することで、溶接電流や溶接電圧と比べてより適切な物理量の閾値を設定することが可能なアーク溶接品質判定システムが開示されている。

特開２０１６−２６８７７号公報

特許文献１を含む従来技術では、正常時に計測された溶接電流や溶接電圧や物理量などの溶接パラメータの値を用いて閾値が設定される。この閾値は、一度設定されると、同じ溶接区間において毎回同じ閾値が用いられる。

しかしながら、溶接回数が増加するにつれ、溶接時に用いられる部品の消耗等に起因して、閾値設定時に計測された溶接パラメータの値とは異なる値が計測されるようになる。この場合、溶接の異常判定において、閾値設定時の溶接パラメータの計測値に基づく閾値が使用され続けるため、部品の消耗等により変動した正常な溶接パラメータの計測値であっても、この閾値を逸脱して溶接異常と判定されてしまうことがある。

そこで、本発明は、溶接異常の判定精度を高めることができる制御装置、プログラム、及びロボット制御システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る制御装置は、溶接時における溶接パラメータの計測値を用いて近似線を算出する算出部と、近似線に基づき、次回以降の計測時の溶接パラメータの値を推定する推定部と、推定された溶接パラメータの推定値を用いて閾値を調整する調整部と、調整された閾値と、次回以降の計測時の溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う判定部と、異常判定の結果を出力する出力部と、を備える。

この態様によれば、溶接回数の増加に伴い変動する溶接パラメータの計測値に対して近似線を求め、この近似線を用いて次回以降に用いられる溶接パラメータの値を推定し、この溶接パラメータの推定値に基づき、推定の度に適切に調整される閾値を用いて溶接異常判定を行うことにより、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

例えば、コンタクトチップが消耗することにより、溶接電流の計測値は変動する（アーク長が長くなることで溶接電流値が下がる）が、この変動傾向を用いて推定される溶接電流値に基づいて閾値を調整することができる。これにより、溶接をする際に適切に調整された閾値を用いて溶接異常の判定を行うことができるので、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

上記態様において、算出部は、溶接パラメータの計測値が所定条件を満たす場合に近似線をリセットしてもよい。これにより、溶接パラメータの計測値を用いてコンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

上記態様において、所定条件は、溶接パラメータの第１計測値と、第１計測値よりも過去に計測された溶接パラメータの第２計測値との差分が所定値以上であることを含んでもよい。これにより、近似線のリセットのための適切な条件を用いることで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。これは、消耗品が交換されると、消耗品の劣化による溶接パラメータの変動要因がなくなるため、溶接パラメータの計測値が交換直後に計測される値に戻ることに着目している。この戻りに伴う溶接パラメータの計測値の変化をとらえることで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換をより適切に自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

上記態様において、所定条件は、所定値以上と判定された第１計測値以降に計測された溶接パラメータの計測値を用いて、第１計測値が異常値ではないと判定されることを含んでもよい。これにより、溶接パラメータの計測値の変化が大きい場合であっても、すぐに消耗品の交換が行われたと推定するのではなく、異常による変化を判定することで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換をより適切に自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

本発明によれば溶接異常の判定精度を高めることができる制御装置、プログラム、及びロボット制御システムを提供することができる。

実施形態に係るアーク溶接異常判定システムを備えたロボット制御システム１の概略構成の一例を示す図である。 実施形態に係る処理部２１４の機能の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る所定の溶接区間における溶接電流と閾値との関係の一例を示す図である。 実施形態に係る所定の溶接区間の一例を示す図である。 実施形態に係る近似線の一例を示す図である。 実施形態に係る閾値の調整量の一例を示す図である。 実施形態に係る閾値の調整の一例を示す図である。 実施形態に係るコンタクトチップの交換に伴う溶接電流の変動の一例を示す図である。 実施形態に係る異常判定手順の一例を示す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。

＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るアーク溶接異常判定システムを備えたロボット制御システム１の概略構成の一例を示す図である。図１は、ロボット制御システム１の機能ブロックの一例を含む図でもある。ロボット制御システム１は、プログラム制御された多関節ロボットによってワークＷにアーク溶接（以下、単に「溶接」とも称す。）を行うものである。ロボット制御システム１は、ロボット（例えばマニピュレータ）１０と、ロボット制御装置２０と、入出力端末３０と、溶接電源等を含む溶接機４０とを備える。ロボット制御装置２０及びロボット１０が、開示する「ロボット制御システム」の最小構成であるが、入出力端末３０や溶接機４０を含んで「ロボット制御システム」を構成してもよい。なお、ロボット制御装置２０及び入出力端末３０は、互いに一体に構成されてもよいし、図１に示したように互いに別体で構成されてもよい。

ロボット制御システム１は、例えば、ロボット制御装置２０と各種装置とを互いに接続する各種ケーブルを備え、ロボット制御装置２０は各種装置と通信を行う。また、ロボット制御システム１は、後述の溶接ワイヤ１４とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧Ｖｓを供給するための電源ケーブル等も備える。

（ロボット１０）
ロボット１０は、ロボット制御装置２０、入出力端末３０および溶接機４０による制御によってワークＷにアーク溶接を行うものである。ロボット１０は、サーボ制御部２３により出力される移動命令により制御されるロボットモータ１０１を含む。このロボットモータ１０１の駆動により多関節アームの移動等が制御される。また、ロボット１０は、多関節アームの先端に連結された溶接トーチ１３と、多関節アーム等に固定されたワイヤ送給装置と、作業台１１とを有している。

多関節アームの一端（先端）が溶接トーチ１３に連結されて、溶接トーチ１３の先端には、溶加材としての溶接ワイヤ１４が露出している。溶接トーチ１３は、溶接ワイヤ１４の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、そのアークの熱で溶接ワイヤ１４およびワークＷを溶融させることにより、ワークＷに対してアーク溶接を行うものである。溶接トーチ１３は、ケーブルに電気的に接続されたコンタクトチップ（図示せず）を有している。コンタクトチップ（以下、「チップ」とも称す。）は、ケーブルから供給される溶接電圧Ｖｓを溶接ワイヤ１４に供給するように構成される。なお、このコンタクトチップの消耗により、後述する溶接パラメータの計測値が、交換直後の計測値と比べて異なるように変動する。

（ロボット制御装置２０）
ロボット制御装置２０は、制御部２１からの指示に従ってロボット１０および溶接機４０を制御する。ロボット制御装置２０は、さらに、溶接パラメータの計測値を用いて溶接異常の閾値判定行う。上述した処理を行うため、ロボット制御装置２０は、制御部２１と、記憶部２２と、サーボ制御部２３とを含む。

記憶部２２は、溶接条件記憶部２２Ａ、プログラム記憶部２２Ｂ、及びサンプリングバッファ２２Ｃを含み、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能である。

溶接条件記憶部２２Ａは、例えば、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓ、ワイヤ送給速度Ｖｆおよび溶接速度Ｖｗのそれぞれの設定値、溶接異常の閾値判定に用いる閾値等が記憶される。

プログラム記憶部２２Ｂは、多関節アームの動作を制御する制御プログラムや、閾値判定に用いる判定プログラム等を記憶している。制御プログラムや判定プログラムは、例えば、ＲＯＭ（read only memory）に格納されている。また、プログラム記憶部２２Ｂは、ロボット１０の溶接作業の手順が教示された１または複数の作業プログラムを記憶する。１または複数の作業プログラムは、例えば、ハードディスクに格納されている。

サンプリングバッファ２２Ｃは、判定プログラムが実行されることにより生成される各種データを記憶する。これらの各種データは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）に格納される。

各種データは、例えば、溶接時における溶接電流Ｉｓの計測値、溶接機４０から得られる溶接電圧Ｖｓの計測値、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値、溶接速度Ｖｗの計測値などの溶接パラメータの計測値である。

サーボ制御部２３は、ロボット１０の各ロボットモータ１０１を制御するものである。サーボ制御部２３は、作業プログラムに記載の移動命令と、ロボット１０のエンコーダからの位置情報とに基づいて、ロボット１０の各ロボットモータ１０１を制御する。移動命令には、例えば、移動開始命令、移動停止命令、作業経路（教示点）、およびトーチ姿勢などが含まれ得る。また、サーボ制御部２３は、ロボット１０のエンコーダからの位置情報に基づいて溶接速度Ｖｗを導出（計測）する。サーボ制御部２３は、溶接速度Ｖｗを制御部２１に出力する。

制御部２１は、入出力端末３０から入力された作業指令に基づいて、作業プログラムやアーク溶接異常の判定プログラムを読み出し、その内容を解析する解析部２１１を有している。解析部２１１は、解析結果に基づいて、これらのプログラムに記載の指示に対応する命令通知を生成する。

制御部２１は、解析部２１１で生成された命令通知の内容に応じて、移動命令や溶接命令を出力する実行部２１２を有している。実行部２１２は、例えば、溶接機４０から入力されたモニタ情報（例えば、アーク発生通知）に応じて、異常判定プログラムに基づく監視を開始する通知（監視開始通知）を生成する。また、実行部２１２は、例えば、溶接距離に応じて、判定プログラムに基づく監視を終了する通知（監視終了通知）を生成するようになっている。溶接距離は、例えば、溶接速度Ｖｗ×アーク時間Ａｔにより導出される。実行部２１２は、サーボ制御部２３から入力された溶接速度Ｖｗと、アーク発生通知を受け取ってからの時間（アーク時間）とを用いて溶接距離を導出する。

制御部２１は、実行部２１２で生成された溶接命令に基づいて、溶接機４０に電圧指令値及び電流指令値を出力する溶接制御部２１３を有している。溶接制御部２１３は、例えば、溶接命令とともに電圧指令値や電流指令値を溶接機４０の溶接電源４０１に通知する。

制御部２１は、実行部２１２からの監視開始通知に従って、アーク溶接の異常判定プログラムを実行する処理部２１４を有している。処理部２１４は、図２を用いて後述するが、サンプリングバッファ２２Ｃに記憶された溶接パラメータの計測値から近似線を算出し、この近似線を用いて次回以降の溶接パラメータの計測値を推定する。この推定された溶接パラメータの推定値を用いて異常判定に用いる閾値が適宜調整され、この調整された閾値を用いることで、消耗品等による溶接パラメータの変動を考慮した閾値判定が行われる。なお、処理部２１４は、異常判定に用いる条件等は、溶接条件記憶部２２Ａから取得してもよい。

制御部２１は、溶接機４０と通信をすることにより、溶接機４０と同期をとり、例えば、アーク溶接の開始や終了、溶接電圧Ｖｓの設定、または、ワイヤ送給速度Ｖｆの設定を指示する。また、制御部２１は、溶接機４０にワイヤ送給装置の制御を指示し、溶接機４０からワイヤ送給装置に対して溶接ワイヤ１４を、例えば、アーク溶接の開始や終了、または、溶接電圧Ｖｓ等の設定を指示する。

（入出力端末３０）
入出力端末３０は、作業者がロボット１０の動作を教示する装置である。入出力端末３０は、例えば、コンピュータ等であり、一般的なコンピュータに含まれる制御部、表示部、入力部、通信部および記憶部を有している。

入出力端末３０の表示部は、映像信号が入力されると、映像を表示する。例えば、アーク溶接の異常判定結果を示すグラフなどが表示される。入出力端末３０の入力部は、作業者からの教示を受け付け、作業者の操作に応じて入力信号を生成し、制御部に出力する。入出力端末３０の通信部は、ケーブルを介してロボット制御装置２０と通信を行い、制御部からの作業指令を、ロボット制御装置２０に送信する。また、この通信部は、ロボット制御装置２０からの監視情報を受信して、制御部に出力する。入出力端末３０の記憶部は、各種のモードで種々の表示や作業指示を可能にする教示プログラムを記憶する。教示プログラムは、例えば、ＲＯＭに格納されている。

入出力端末３０の制御部は、映像信号を生成し、表示部に出力すると共に、必要に応じて作業指令を生成し、通信部に出力する。制御部は、読み出した教示プログラムに従って映像信号を生成したり、必要に応じて作業指令を生成したりする。例えば、制御部は、通信部から監視情報を取得したときには、取得した監視情報を表示するための映像信号を生成する。

（溶接機４０）
溶接機４０は、ロボット制御装置２０による制御に基づいて、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓおよびワイヤ送給速度Ｖｆ等を制御することにより、溶接ワイヤ１４の先端とワークＷとの間にアークを発生させる。溶接機４０は、溶接電源４０１や、溶接監視部４０２等を有している。

溶接機４０は、ロボット制御装置２０からの溶接命令に基づいて、ワイヤ送給装置の動作を制御する。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、電圧指令、電流指令、ワイヤ送給の開始命令、ワイヤ送給の停止命令、およびワイヤ送給速度Ｖｆの設定値などが含まれ得る。

溶接電源４０１は、例えば、デジタルインバータ回路を有しており、外部から入力される商用電源（例えば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を行う。すなわち、溶接電源４０１は、溶接トーチ１３とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧Ｖｓを供給する。溶接電源４０１は、ロボット制御装置２０からの電圧指令値及び電流指令値に従って、溶接電流Ｉｓ及び溶接電圧Ｖｓを制御する。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、電流指令に含まれる溶接電流Ｉｓの設定値、又は電圧指令に含まれる溶接電圧Ｖｓの設定値などが含まれ得る。

溶接監視部４０２は、溶接トーチ１３とワークＷとの間に流れる溶接電流Ｉｓや、溶接トーチ１３とワークＷとの間の溶接電圧Ｖｓを計測する。溶接監視部４０２は、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓのそれぞれの計測値を、ロボット制御装置２０のサンプリングバッファ２２Ｃに出力する。また、溶接監視部４０２は、ワイヤ送給装置のモータから出力されたパルス（または、上記のパルスの代わる何らかの信号）に基づいて、ワイヤ送給速度Ｖｆを計測し、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値をロボット制御装置２０のサンプリングバッファ２２Ｃに出力する。

（アーク溶接異常の判定処理）
図２は、実施形態に係る処理部２１４の機能の一例を示すブロック図である。図２に示す例では、処理部２１４は、算出部３０２、推定部３０４、調整部３０６、第１判定部３０８、出力部３１０、及び第２判定部３１２を含む。

算出部３０２は、溶接パラメータの計測値を用いて近似線（近似曲線又は近似直線）を算出する。例えば、算出部３０２は、溶接パラメータの一例である溶接電流を用いて、或る溶接区間において計測された溶接電流の平均値を用いて、この平均値の近似線を算出する。具体的には、算出部３０２は、一例として、その溶接区間における溶接電流の平均値を縦軸に、溶接回数を横軸にするグラフに対し、計測された溶接電流の計測値をプロットし、これらのプロット値から溶接電流の近似線を算出する。近似線の算出方法は、公知の方法のいずれかを用いればよい。

推定部３０４は、算出部３０２により算出された近似線に基づき、次回以降の計測時の溶接パラメータの値を推定する。例えば、推定部３０４は、ｎ回目までの計測で算出された溶接パラメータの近似線を用いて、ｎ＋１回目以降の計測時の溶接パラメータの推定値を求める。すなわち、推定部３０４は、ｎ＋１回目だけの推定値を求めてもよいし、ｎ＋１回目以降の所定個の推定値を求めてもよいし、ｎ＋２回目以降の任意の回数の推定値を求めてもよい。

調整部３０６は、推定部３０４により推定された溶接パラメータの推定値を用いて、アーク溶接の異常判定に用いる閾値を調整する。例えば、調整部３０６は、推定部３０４により推定された推定値と、前回の計測値との差分値を求め、この差分値を用いてアーク溶接の異常判定に用いる閾値を調整する。具体的には、調整部３０６は、一例として、ｎ＋１回目の溶接電流の推定値と、ｎ回目の計測値との差分値を求め、この差分値を、溶接電流の上限閾値及び下限閾値に反映する。一般的に溶接回数を重ねるごとに、コンタクトチップの消耗等によりアーク長が長くなることで溶接電流は減少するため、調整部３０６は、この差分値を上限閾値又は下限閾値から減算して、それぞれの閾値を調整する。

第１判定部３０８は、調整部３０６により調整された閾値と、次回以降の計測時の溶接パラメータの計測値とを用いて、アーク溶接の異常判定を行う。例えば、閾値として、上限閾値と下限閾値とがあれば、第１判定部３０８は、計測された溶接パラメータの計測値がこの上限閾値と下限閾値との間に含まれるか否かを判定する。第１判定部３０８は、判定結果が肯定であれば（計測値が上限閾値と下限閾値との間に含まれれば）、溶接異常なしと判定し、判定結果が否定であれば（計測値が上限閾値と下限閾値との間を逸脱すれば）、溶接異常ありと判定する。

出力部３１０は、第１判定部３０８による異常判定の結果を、例えば入出力端末３０に出力する。また、出力部３１０は、異常判定の結果を示す結果情報を、予め設定された送信先に送信するようにしてもよい。

これにより、溶接回数の増加に伴って変動する溶接パラメータに対して近似線を求め、この近似線を用いて次回以降に用いられる溶接パラメータを推定することができ、この推定された溶接パラメータの値に基づき、推定の度に調整される閾値を用いて、溶接異常判定を行うことが可能になる。

例えば、コンタクトチップが消耗することにより、溶接電流の計測値は変動する（アーク長が長くなることで溶接電流値が下がる）が、ある程度消耗品が消耗した時点での計測値を用いて異常判定が行われる際に、従来は同じ閾値を用いて異常判定が行われていた。したがって、溶接回数が増えるにつれ、消耗品の消耗等により溶接電流の計測値が減少するが、閾値は事前に設定された閾値が使用され続けるため、正常な計測値であっても事前に設定された下限閾値を下回ることがあり、異常と判定されてしまうことがあった。しかし、上述された異常判定が適用されることで、溶接電流の変動傾向を用いて推定される溶接電流値に基づいて閾値を調整することができ、かつ、溶接をする度に適切に調整される閾値を用いて溶接異常判定を行うことができるので、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

また、算出部３０２は、第２判定部３１２の判定結果に基づき、溶接パラメータの計測値が所定条件を満たす場合に、近似線をリセットしてもよい。ここで、第２判定部３１２は、溶接パラメータの計測値が所定条件を満たすか否かを判定する。この所定条件の判定は、以下、「リセット判定」とも称する。

第２判定部３１２は、予め設定されたリセット条件と、溶接パラメータの計測値とを用いてリセット判定を行う。リセット条件は、溶接パラメータの計測値と所定値との閾値とに基づく条件や、溶接パラメータの計測値から導出される値又は式と、所定の値又は式とが同一又は類似するなどの条件が設定されてもよい。第２判定部３１２は、判定結果を算出部３０２に通知する。また、リセット条件として、作業者からのリセット指示が入力されること、溶接回数が所定値を超えることなどを含んでもよい。

これにより、コンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

また、所定条件は、溶接パラメータの第１計測値と、第１計測値よりも過去に計測された溶接パラメータの第２計測値との差分が所定値以上であることを含んでもよい。例えば、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目の溶接時の溶接電流の平均の溶接電流値（第１計測値）と、ｍ回目の溶接時の溶接電流の平均の溶接電流値（第２計測値）との差分を算出する。次に、第２判定部３１２は、この差分値の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。第２判定部３１２は、差分値の絶対値が所定値以上であれば、リセットすると判定し、差分値の絶対値が所定値未満であれば、リセットしないと判定する。第２判定部３１２は、判定結果を算出部３０２に出力する。

これにより、消耗品の交換時に、消耗品の消耗がなくなることによって溶接パラメータの計測値が大きく変化することに着目し、この変化を検出することで、消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

また、所定条件は、所定値以上と判定された第１計測値以降に計測された溶接パラメータの計測値を用いて、第１計測値が異常値ではないと判定されることを含んでもよい。例えば、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目の溶接時の溶接電流とｍ回目の溶接時の溶接電流の差分値が所定値以上であると判定しても、ｍ＋２、ｍ＋３、ｍ＋４、・・・などの所定回数の溶接時の溶接電流を用いて、ｍ＋１回目の溶接電流が異常値であったか否かを判定する。これにより、溶接パラメータの計測値の変動が大きい場合であっても、すぐに消耗品の交換が行われたと推定するのではなく、異常による変動を判定することで、より適切に消耗品の交換を推定することが可能になる。

判定方法は複数あるが、例えば、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目の溶接電流と、ｍ＋２、ｍ＋３、ｍ＋４、・・・などの所定回数の溶接時の溶接電流の平均値とが、所定範囲内にあれば、ｍ＋１回目の溶接電流は異常値ではなく、消耗品が交換されたと判定し、所定範囲内になければ、ｍ＋１回目の溶接電流は異常値であり、消耗品は交換されていないと判定してもよい。

また、第２判定部３１２は、ｍ＋１回目以降の溶接電流の計測値を用いて算出される近似線が、過去に算出された近似線に類似する場合は、消耗品が交換されたと判定し、近似線同士が類似しない場合は、消耗品が交換されたと判定してもよい。類似判定は、近似線のパラメータ（傾きや切片、所定次数の係数など）の二乗誤差が所定範囲内であれば、第２判定部３１２は、近似線同士が類似すると判定してもよいが、この判定方法以外の方法を用いて近似線同士の類似性を判定してもよい。

これにより、消耗品の交換時に、同じ消耗品が交換されれば近似線は同じような特性を持つことに着目し、近似線同士の類似性を判定することで、消耗品の交換を推定することが可能になる。その結果、コンタクトチップなどの消耗品の交換を自動で判定することで、作業者の手間を減らしつつ、かつ、交換前の消耗品に基づく近似線がリセットされることで、交換後の消耗品に基づく適切な閾値を用いることが可能になり、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

なお、溶接パラメータの一例として、溶接電流を用いて説明したが、溶接電圧や送給負荷（＝モータの定格電流／モータ電流×１００）等の他のパラメータが用いられてもよい。

＜具体例＞
以下、図３から図８を用いて、開示された溶接異常の判定処理について説明する。図３は、実施形態に係る所定の溶接区間における溶接電流と閾値との関係の一例を示す図である。図３に示す例では、溶接電流Ｉｓは、所定の溶接区間において溶接開始から溶接終了までの溶接電流の変移を示す。また、溶接電流Ｉｓは、複数回の溶接時の溶接電流が計測され、その平均値を示してもよい。閾値Ｔｈ１は、溶接電流の変移に対する上限閾値の変移（閾値波形）を示し、閾値Ｔｈ２は、溶接電流の変移に対する下限閾値の変移を示す。

図４は、実施形態に係る所定の溶接区間の一例を示す図である。図４に示す例は、ワークＷとして、２枚の母材４００が互いに直交するように、２枚の母材４００の端部同士が互いに接触するように溶接ビード４１０が形成された例である。溶接監視部４０２は、図４に示すような溶接区間の溶接開始から溶接終了までの溶接パラメータを計測する。

図５は、実施形態に係る近似線の一例を示す図である。図５に示す例では、図４に示す区間の溶接においてＮ回の溶接電流が計測されている。算出部３０２は、サンプリングバッファ２２Ｃに記憶された各回における溶接電流の計測値の平均値（以下、「平均電流値」とも称す。）を求める。算出部３０２は、このＮ回の平均電流値から、溶接電流の近似直線を算出する。図５に示す例では、算出部３０２は、例えば最小二乗法を用いて近似直線を求めるが、近似曲線を求めてもよい。

図６は、実施形態に係る閾値の調整量の一例を示す図である。図６に示す例では、算出部３０２がＮ回までの計測値を用いて算出した近似直線に基づき、推定部３０４は、Ｎ＋１回目に計測される平均電流値を推定する。調整部３０６は、この推定された値（推定値）を用いて閾値の調整量（調整値）を求める。例えば、調整部３０６は、近似直線におけるＮ回目の値と、Ｎ＋１回目の値（推定値）との差分を調整量Ａｊ１とする。

なお、調整量Ａｊ１は、Ｎ回目に計測された平均電流値からの差分でもよいし、１回目の近似直線の値又は１回目の平均電流値からの差分でもよい。調整量としていずれの値から差分を求めるかは、予め決定されて、調整部３０６に設定されていればよい。

図７は、実施形態に係る閾値の調整の一例を示す図である。図７に示す例では、溶接電流Ｉｓ、上限閾値Ｔｈ１、及び下限閾値Ｔｈ２は、図３に示すものと同様であるため、同じ符号を付す。

上限閾値Ｔｈ３は、上限閾値Ｔｈ１から調整量Ａｊ１が減算されて算出され、下限閾値Ｔｈ４は、下限閾値Ｔｈ２から調整量Ａｊ１が減算されて算出される。なお、図６に示す調整量Ａｊ１の算出方法が用いられるのであれば、Ｎ＋２以降は、調整された閾値から毎回算出される調整量が減算されて閾値が調整される。また、調整量が初期値からの差分であれば、Ｎ＋２以降も、初期の閾値から調整量が減算されて閾値が調整される。

図８は、実施形態に係るコンタクトチップの交換に伴う溶接電流の変動の一例を示す図である。図８に示す例では、Ｌ回目に平均電流値Ｉｓ２が計測された後、Ｌ＋１回目に平均電流値Ｉｓ４が計測されたとする。このとき、第２判定部３１２は、平均電流値Ｉｓ４から平均電流値Ｉｓ２を減算した差分値Ｄ１が所定値以上であるか否かを判定する。

第２判定部３１２は、差分値Ｄ１が所定値以上であれば、Ｌ＋１回目の計測前に、コンタクトチップが交換されたと判定し、判定結果を算出部３０２及び第１判定部３０８に通知する。算出部３０２は、コンタクトチップの交換を示す判定結果を受け取ると、近似線をリセットする。また、第１判定部３０８は、コンタクトチップの交換を示す判定結果を受け取ると、閾値を初期値に戻して溶接異常の閾値判定を行う。

＜動作＞
図９は、実施形態に係る異常判定手順の一例を示すフローチャートである。図９に示す例では、消耗品の一例としてコンタクトチップ（チップ）、溶接パラメータの一例として溶接電流が用いられる。

ステップＳ１０２で、第２判定部３１２は、サンプリングバッファ２２Ｃに溶接パラメータの新たな計測値(例えば、平均電流値)が入力されたことを検知すると、サンプリングバッファ２２Ｃに記憶された溶接電流の計測値を用いてリセット判定を行う。第２判定部３１２は、上述した条件を用いてチップの交換がされたと判定すれば（ステップＳ１０２−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０４に進み、チップは交換されていないと判定すれば（ステップＳ１０２−ＮＯ）、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０４で、算出部３０２は、チップ交換後の溶接回数を示すｍを０にリセットし、近似線をリセットするため削除する。近似線同士の類似性が判定される場合には、削除対象の近似線のパラメータは溶接条件記憶部２２Ａなどに記憶されるようにしてもよい。

ステップＳ１０６で、算出部３０２は、サンプリングバッファ２２Ｃから溶接パラメータの新たな計測値 (例えば、平均電流値)を取得し、回数ｍを１つインクリメントする。

ステップＳ１０８で、第１判定部３０８は、これから溶接を行う対象区間が閾値判定を行う区間（判定区間）か否かを判定する。例えば、第１判定部３０８は、溶接作業前に対象区間の特定情報などを取得することで、溶接異常の判定のための閾値が設定された判定区間であるか否かを判定する。対象区間が判定区間であれば（ステップＳ１０８−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１０に進み、対象区間が判定区間でなければ（ステップＳ１０８−ＮＯ）、処理は終了する。

ステップＳ１１０で、第１判定部３０８は、所定回数Ｐが回数ｍ未満か否かを判定する。所定回数Ｐは、例えば、閾値算出のために使用された回数などである。所定回数Ｐ＜回数ｍであれば（ステップＳ１１０−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１８に進み、所定回数Ｐ＜回数ｍでなければ（ステップＳ１１０−ＮＯ）、処理はステップ１１２に進む。

ステップＳ１１２で、第１判定部３０８は、所定回数Ｐが回数ｍと同じ値であるか否かを判定する。所定回数Ｐが回数ｍと同じ値であれば（ステップＳ１１２−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１４に進み、所定回数Ｐが回数ｍと同じ値でなければ、つまり所定回数Ｐ＞回数ｍであれば（ステップＳ１１２−ＮＯ）、処理はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１４で、算出部３０２は、回数ｍ分の平均溶接電流の計測値を用いて近似線を算出する（例えば図５参照）。

ステップＳ１１６で、第１判定部３０８は、事前に設定された閾値を、異常判定に使用することを決定する。

ステップＳ１１８で、調整部３０６は、算出された近似線に基づき閾値の調整量を算出する（例えば図６参照）。

ステップＳ１２０で、調整部３０６は、算出した調整量を用いて閾値を調整する（例えば図７参照）。

ステップＳ１２２で、第１判定部３０８は、溶接異常の閾値判定を行う。出力部３１０は、予め設定された相手先に判定結果を出力する。相手先は、例えば、入出力端末３０や、所定の作業者の端末などである。

上述した異常判定手順により、溶接回数の増加に伴い変動する溶接パラメータの計測値に対して近似線を求め、この近似線を用いて次回以降に用いられる溶接パラメータの値を推定し、この溶接パラメータの推定値に基づき、推定の度に適切に調整される閾値を用いて溶接異常判定を行うことにより、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。

また、図９に示す各処理は、コンピュータにより実行される判定プログラムとして実装されてもよい。この判定プログラムは、ロボット制御装置２０にインストールされたり、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体（例えば非一時的な記憶媒体）に記憶されたりし、コンピュータの制御部（例えばプロセッサなど）により実行されることで、上記処理が実現されてもよい。

また、ロボット制御装置２０の制御部２１内の各機能は、入出力端末３０の制御部において機能するように構成されてもよい。この場合、サンプリングバッファ２２Ｃは、ロボット制御装置２０又は入出力端末３０のいずれに含められてもよい。

上述した実施形態は、算出部３０２は、所定の溶接区間ごとに近似線を算出し、記憶部２２は、各溶接区間に対応付けて近似線を記憶してもよい。この場合、第１判定部３０８は、溶接の対象区間を示す情報に基づいて、記憶部２２に記憶された判定区間か否かを判定してもよい。これにより、溶接区間ごとに近似線を変更することが可能になり、より適切な近似線を用いて溶接異常の判定を行うことで、溶接異常の判定精度を高めることが可能になる。また、消耗品として、コンタクトチップを一例として説明したが、溶接に用いる他の消耗品についても上記処理を適用可能である。

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、前述した各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更し、または並列に実行することができる。

１…ロボット制御システム、１０…ロボット、１１…作業台、１３…溶接トーチ、１４…溶接ワイヤ、２０…ロボット制御装置、２１、制御部、２２…記憶部、３０…入出力端末、４０…溶接機、１０１…ロボットモータ、２１１…解析部、２１２…実行部、２１３…溶接制御部、２１４…処理部、３０２…算出部、３０４…推定部、３０６…調整部、３０８…第１判定部、３１０…出力部、３１２…第２判定部、４０１…溶接電源、４０２…溶接監視部。

Claims (6)

1. 溶接時における溶接パラメータの計測値を用いて近似線を算出する算出部と、
   前記近似線に基づき、次回以降の計測時の溶接パラメータの値を推定する推定部と、
   推定された前記溶接パラメータの推定値を用いて閾値を調整する調整部と、
   調整された前記閾値と、次回以降の計測時の溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う判定部と、
   前記異常判定の結果を出力する出力部と、
   を備える制御装置。
2. 前記算出部は、
   前記溶接パラメータの計測値が所定条件を満たす場合、前記近似線をリセットする、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記所定条件は、前記溶接パラメータの第１計測値と、前記第１計測値よりも過去に計測された前記溶接パラメータの第２計測値との差分が所定値以上であることを含む、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記所定条件は、前記所定値以上と判定された前記第１計測値以降に計測された前記溶接パラメータの計測値を用いて、前記第１計測値が異常値ではないと判定されることを含む請求項３に記載の制御装置。
5. コンピュータに、
   記憶部に記憶された、溶接時における溶接パラメータの計測値を用いて近似線を算出するステップと、
   前記近似線に基づき、次回以降の計測時の溶接パラメータの値を推定するステップと、
   推定された前記溶接パラメータの推定値を用いて閾値を調整するステップと、
   調整された前記閾値と、次回以降の計測時の溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行うステップと、
   前記異常判定の結果を出力するステップと、
   を実行させるプログラム。
6. ロボットと、前記ロボットを制御して溶接を実行させる制御装置を含むロボット制御システムであって、
   前記制御装置は、
   前記ロボットによる溶接時の溶接パラメータの計測値を記憶する記憶部と、
   前記溶接パラメータの計測値を用いて近似線を算出する算出部と、
   前記近似線に基づき、次回以降の計測時の溶接パラメータの値を推定する推定部と、
   推定された前記溶接パラメータの推定値を用いて閾値を調整する調整部と、
   調整された前記閾値と、次回以降の計測時の溶接パラメータの計測値とを用いて、溶接の異常判定を行う判定部と、
   前記異常判定の結果を出力する出力部と、
   を備えるロボット制御システム。