JP2022177634A - 溶接システム、溶接方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接を行う人の負担を軽減する。【解決手段】本発明の一態様は、溶接対象の部材である被溶接部材に沿って配置されたガイドレールの上を移動しながら前記被溶接部材を溶接する溶接機を制御する溶接システムであって、溶接の状態に関する情報である溶接状態情報に基づき、前記溶接機による溶接が失敗したか否かを判定する溶接成否判定部と、前記溶接成否判定部によって失敗と判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記ガイドレールに沿う所定の方向である第１方向と前記ガイドレールに沿う方向であって前記第１方向と反対の向きの方向である第２方向とのいずれか一方の方向に前記溶接機を所定の距離及び所定の時間のいずれかである規定長だけ移動させる退避処理実行部と、を備える溶接システムである。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接システム、溶接方法及びプログラムに関する。

角形の鋼管柱を溶接により継ぎ足して角形鋼管柱を形成する作業が行われる場合がある。こうした作業は、例えば大型の建築物の建造の際に必要とされる場合があるが、その際、継ぎ足しには、ガイドレールに沿って鋼管柱の周囲を巡回可能な溶接ロボットが利用される場合がある。溶接ロボットによる継ぎ足しは具体的には溶接による継ぎ足しである。

特開２０１９－１８８４３５号公報 特開２０１９－１９５８５０号公報 特開昭５９－１６９６７３号公報

ところで、溶接は溶接欠陥が発生する場合がある。溶接欠陥とは、溶接の結果が所定の基準を満たさない事態を意味する。このような場合、溶接ロボットによる溶接を停止し、溶接欠陥を除去するため溶接ロボットを溶接欠陥の位置から退避させる必要がある。退避させた場合、溶接を中断した位置から再開させることが望ましい。

しかしながらこれまでは、退避の方法が現場の作業者の判断に委ねられており、溶接欠陥を除去した後に、中断した位置まで戻すことが難しい場合があった。そのため、中断した位置まで戻すことに時間を要する場合があり、溶接を行う作業者の負担が大きい場合があった。

上記事情に鑑み、本発明は、溶接を行う人の負担を軽減する技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、溶接対象の部材である被溶接部材に沿って配置されたガイドレールの上を移動しながら前記被溶接部材を溶接する溶接機を制御する溶接システムであって、
溶接の状態に関する情報である溶接状態情報に基づき、前記溶接機による溶接が失敗したか否かを判定する溶接成否判定部と、前記溶接成否判定部によって失敗と判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記ガイドレールに沿う所定の方向である第１方向と前記ガイドレールに沿う方向であって前記第１方向と反対の向きの方向である第２方向とのいずれか一方の方向に前記溶接機を、所定の距離及び所定の時間のいずれかである規定長だけ、移動させる退避処理実行部と、を備える溶接システムである。

本発明により、溶接を行う人の負担を軽減することが可能となる。

実施形態の溶接システム１００の概要を説明する説明図。 実施形態における溶接機１と被溶接部材９との関係を説明する第１の説明図。 実施形態における溶接機１と被溶接部材９との関係を説明する第２の説明図。 実施形態における溶接機１と被溶接部材９との関係を説明する第３の説明図。 実施形態におけるシステム制御装置６のハードウェア構成の一例を示す図。 実施形態における制御部６１の機能構成の一例を示す図。 実施形態におけるシステム制御装置６が実行する処理の流れの一例を示す第１のフローチャート。 実施形態におけるシステム制御装置６が実行する処理の流れの一例を示す第２のフローチャート。 変形例における制御部６１ａの機能構成の一例を示す図。

（実施形態）
図１は、実施形態の溶接システム１００の概要を説明する説明図である。溶接システム１００は、溶接機１、ガイドレール２、撮影装置３、溶接電源４、ワイヤ送給装置５及びシステム制御装置６を備える。

溶接機１は、溶接対象の複数の部材同士を溶接する。以下、溶接対象の部材それぞれを被溶接部材９という。溶接対象の部材は、例えば鋼材であり、より詳細には例えば鋼管である。溶接機１は、より具体的には被溶接部材９の端部同士を溶接する。図１の例では、複数の被溶接部材は組み立て治具９０１で接続された状態にある。組み立て治具９０１は、例えばエレクションピースである。組み立て治具９０１は、例えば建方治具であってもよい。

図１の例では複数の被溶接部材が組み立て治具９０１で接続された状態にあるが、複数の被溶接部材は、溶接機１による溶接時であっても、必ずしも組み立て治具９０１で接続された状態にある必要は無い。すなわち、複数の被溶接部材は組み立て治具９０１による接続はされていなくてもよい。

溶接機１は、制御部１１と、複数のモータ１２と、溶接トーチ１３とを備える。制御部１１は、溶接機１の動作を制御する。制御部１１は、システム制御装置６と通信可能に接続されており、システム制御装置６による制御を受けて溶接機１の動作を制御する。制御の内容は、例えば溶接機１の移動の制御である。制御の内容は、例えば溶接トーチ１３への電流の印加の指示である。モータ１２は、溶接機１を駆動させるモータである。

溶接トーチ１３は、被溶接部材９同士を溶接する。溶接トーチ１３による溶接は、例えばアーク溶接によって行われる。アーク放電では、溶接トーチ１３の先端部から溶接対象の各被溶接部材９の端部Ａ１へ向けて放電が行われることで、被溶接部材９同士が溶接される。端部Ａ１は、被溶接部材９の端部同士の間にある空間である。端部Ａ１は、例えば一方の被溶接部材９の端部を傾斜状に削ることで形成される。溶接機１は、溶接トーチ１３の先端が被溶接部材９の端部Ａ１に合うように設置される。溶接機１は、例えば溶接ロボットである。

ガイドレール２は、溶接機１を支持し溶接機１の移動を補助する部材である。ガイドレール２は、被溶接部材９に沿って配置される。例えばガイドレール２は、被溶接部材９の周方向に環状に、被溶接部材９を囲むよう、被溶接部材９に固定される。溶接機１は、例えばガイドレール２の上を移動する。

撮影装置３は、溶接機１による溶接の様子を撮影する。撮影装置３は、例えばカメラである。撮影装置３は、溶接機１による溶接の様子を撮影可能であればどのような状態であってもよい。撮影装置３は、例えば溶接機１に取り付けられた状態であってもよい。撮影装置３はシステム制御装置６と通信可能に接続されており、撮影装置３が撮影により取得した画像又は動画（以下「撮影結果」という。）はシステム制御装置６に送信される。

溶接電源４は、ワイヤ送給装置５と被溶接部材９とに接続され、溶接ワイヤと被溶接部材９との間に電圧を印可しアークを発生させる。ワイヤ送給装置５は、溶接ワイヤを送給する。この送給される溶接ワイヤは、後述する溶接トーチ用ケーブル１７の内側を通る。

システム制御装置６は、溶接システム１００の動作を制御する。システム制御装置６は、具体的には、溶接機１、溶接電源４及びワイヤ送給装置５の動作を制御する。

システム制御装置６は、例えば、溶接成否判定処理を実行する。システム制御装置６は、例えば退避処理を実行する。溶接成否判定処理と、退避処理とについて説明する。

＜溶接成否判定処理について＞
溶接成否判定処理は、溶接の状態に関する情報（以下「溶接状態情報」という。）に基づき、溶接機１による溶接の成否を判定する。溶接状態情報は、例えば電極と被溶接部材９との間に印加された電流、電圧又は電力の情報である。電極は、ワイヤ送給装置５が送給する溶接ワイヤである。給電点は、例えばワイヤ送給装置５にある。その給電点には例えば溶接電源ケーブルが接続された状態にある。溶接状態情報は、例えば給電点と被溶接部材９上の任意の点との間の電流、電圧又は電力の測定結果である。なお、電圧は例えば給電点と被溶接部材９との間に計測線を配線することで計測される。電流は例えば電源ケーブルに取り付けられたクランプメータによって計測される。なお、電流、電圧又は電力の値は、電極と被溶接部材９との間に発生するアークの状態に依存する。システム制御装置６は、計測された情報を取得する。

溶接状態情報は、例えば撮影装置３が取得した撮影結果である。溶接成否判定処理は、例えば予め得られた溶接成否関係情報を用いて溶接状態情報に基づき、溶接機１による溶接の成否を判定する処理である。

溶接成否関係情報は、溶接状態情報と溶接機１による溶接の成否との関係を示す情報である。溶接成否関係情報は、例えば溶接状態情報を説明変数とし溶接機１による溶接の成否を示す情報を目的変数とする学習データを用いて機械学習の方法によって得られた学習済みの学習モデル（以下「溶接モデル」という。）を含む。

学習モデルは、例えばニューラルネットワークによって表現される。なお、ニューラルネットワークとは、電子回路、電気回路、光回路、集積回路等の回路であって学習モデルを表現する回路である。学習によってニューラルネットワークが更新されるとは、ニューラルネットワークのパラメータの値が更新されることを意味する。またニューラルネットワークのパラメータは、ニューラルネットワークを構成する回路のパラメータであり、ニューラルネットワークを構成する回路が表現する学習モデルのパラメータでもある。

溶接モデルは、例えばオートエンコーダである。溶接モデルがオートエンコーダの場合、溶接モデルを表現するニューラルネットワークは、例えばノードの数が１００の入力層と、ノードの数が１５の中間層と、ノードの数が１００の出力層とで構成される。溶接モデルがオートエンコーダの場合における溶接モデルを得るための学習の段階では、オートエンコーダの入力とオートエンコーダの出力との違いを小さくするように学習が行われる。オートエンコーダの入力は、例えば溶接の成功時のデータが用いられる。

溶接の成功時のデータを用いて得られたオートエンコーダの溶接モデルの場合、溶接モデルを用いた溶接の成否は、入力された溶接状態情報に対する溶接モデルの出力と入力された溶接状態情報との違いが所定の違いよりも大きい場合に失敗したと判定される。なお、失敗とは、溶接欠陥の発生等の溶接結果が所定の基準を満たさない事態を意味する。

＜退避処理について＞
退避処理は、溶接成否判定処理によって溶接は失敗と判定された場合に実行される。すなわち、退避処理は溶接成否判定処理によって溶接が失敗したと判定されたという条件（以下「溶接失敗条件」という。）が満たされた場合に実行される。

退避処理は、溶接機１を退避させる処理である。溶接機１を退避させる処理は、具体的には、ガイドレール２に沿う所定の方向である第１方向と、ガイドレール２に沿う方向であって第１方向と反対の向きの方向である第２方向とのいずれか一方の方向に、所定の距離又は時間（以下「規定長」という。）だけ移動させる処理である。以下、第１方向と第２方向とを区別しない場合、退避方向という。

第１方向と第２方向とのいずれの退避方向に溶接機１を移動させるかは、退避処理において退避方向決定処理が実行されることで決定される。退避方向決定処理は、退避処理に含まれる処理であって、溶接機１の退避方向を決定する処理である。

退避方向決定処理は、例えば溶接機１の位置に関する情報（以下「溶接機位置関連情報」という。）に基づいて、溶接機１の退避方向を決定する処理である。溶接機位置関連情報は、例えば溶接機１の移動に関する制御の履歴である。溶接機位置関連情報は、例えば溶接機１と組み立て治具９０１との相対位置を示す情報であってもよい。溶接機位置関連情報は、例えば平板の溶接などの場合であれば、被溶接部材９の端部までの距離であってもよい。

溶接機１と組み立て治具９０１との相対位置を示す情報は、例えば溶接機１の移動に関する制御の履歴と、組み立て治具９０１の位置を示す情報とに基づいてシステム制御装置６によって算出される。組み立て治具９０１の位置を示す情報は、例えば予めシステム制御装置６が記憶済みである。組み立て治具９０１の位置を示す情報は、例えば撮影装置３が取得した撮影結果と、撮影装置３の内部変数又は外部変数と、溶接機１の移動に関する制御の履歴とに基づきシステム制御装置６によって算出されてもよい。以下、溶接機位置関連情報を取得する処理を、溶接機位置関連情報取得処理という。

溶接機位置関連情報が溶接機１と組み立て治具９０１との相対位置を示す場合、組み立て治具９０１の位置を示す情報が用いられる。そのため、溶接機位置関連情報が溶接機１と組み立て治具９０１との相対位置を示す場合、退避方向決定処理は、組み立て治具９０１の位置に応じて、溶接機１の退避方向を決定する処理である。

以下、説明の簡単のため、退避方向決定処理において溶接機１の退避方向が溶接機位置関連情報に基づいて決定される場合を例に、溶接システム１００を説明する。

退避方向決定処理で決定される内容の一例を説明する。退避方向決定処理では、例えば、溶接機位置関連情報が溶接機１と組み立て治具９０１との相対位置を示す場合であって、組み立て治具９０１が第１方向に位置する場合、退避方向が第２方向に決定される。

退避処理では、退避方向決定処理によって退避方向が決定された後に、退避制御処理が実行される。退避制御処理は、溶接機１の動作を制御して、退避方向決定処理によって決定された退避方向に溶接機１を規定長だけ移動させる処理である。

退避処理では、溶接中断処理も実行される。溶接中断処理は、退避処理に含まれる処理であって、溶接機１による溶接を中断させる処理である。溶接中断処理は、溶接成否判定処理によって溶接失敗条件が満たされたと判定された後であって退避制御処理の実行前に実行されればどのようなタイミングで実行されてもよい。

図２は、実施形態における溶接機１と被溶接部材９との関係を説明する第１の説明図である。溶接機１は、被溶接部材９を溶接する。溶接機１は、溶接トーチ１３と、本体部１４と、台車部１５と、支持部１６と、溶接トーチ用ケーブル１７と、第１トーチ角駆動部１８と、第２トーチ角駆動部１９と、移動部２０とを備える。

本体部１４は、溶接機１の基台である。本体部１４は制御部１１を備える。台車部１５は、ガイドレール２に取付けられる部位である。溶接機１は、台車部１５がガイドレール２に沿って走行することで移動する。

支持部１６は、本体部１４と溶接トーチ１３との間に設けられ、溶接トーチ１３を支持する。支持部１６は、溶接トーチ１３を支持するのみであってもよいし、例えば、溶接トーチ１３の向き及び角度を変更できる機構を有していてもよいし、移動する機構を有していてもよい。支持部１６の移動の方向は、例えば図２のＸ軸方向に平行な方向である。図２のＸ軸方向は、被溶接部材９の面に平行であり端部Ａ１に垂直の向きである。なお、図２の例における支持部１６は、溶接トーチ１３の向き及び角度を変更できる機構を有する。また図２の例における支持部１６は、図２のＸ軸方向に平行な方向に移動可能である。

溶接トーチ用ケーブル１７は、溶接トーチ１３に接続されたケーブルである。溶接トーチ用ケーブル１７は、溶接トーチ１３に電圧を付加するための電線と、溶接用のガスを溶接部に供給するケーブルと、を備える。溶接トーチ用ケーブル１７の一方の端は溶接トーチ１３に接続され、他方の端はワイヤ送給装置５に接続される。溶接ワイヤと溶接用のシールドガスは溶接トーチ用ケーブル１７の中を通って溶接部に供給される。溶接部とは、溶接トーチ１３の先端である。

第１トーチ角駆動部１８は溶接トーチ１３を図２におけるＸＺ面内で回転させる。第２トーチ角駆動部１９は溶接トーチ１３を図２におけるＹＺ面内で回転させる。ＸＺ面とＹＺ面とは互いに直交する面である。ＸＹ面は被溶接部材９の面に垂直な面である。そのため、ＸＺ面は被溶接部材９の面に直交する第１の面であり、ＹＺ面は被溶接部材９の面に直交する第２の面である。

なお、図２におけるＸ軸は、被溶接部材９の面に水平な方向であって、被溶接部材９の端部Ａ１に垂直な方向である。図２におけるＹ軸は、被溶接部材９の面に水平な方向であって、被溶接部材９の端部Ａ１にも平行な方向である。図２におけるＺ軸は、被溶接部材９の面に垂直な方向であって、被溶接部材９の端部Ａ１にも垂直な方向である。図２の例では端部Ａ１が溶接される部位である。

移動部２０は、溶接機１が移動する部位である。本実施形態において、移動部２０は、被溶接部材９の周囲に備えられる。移動部２０は、ガイドレール２と、取付部２１を備える。

取付部２１は、ガイドレール２を被溶接部材９に固定する部位である。取付部２１はガイドレール２に固定された状態にある。固定は、例えば、溶接による固定であってもよいし、一体に成形された固定であってもよい。また、取付部２１と被溶接部材９とも固定された状態にある。固定は、例えば、ボルト固定が好適に用いられる。

なお、図２におけるＹ軸正方向は第１方向の一例であり、図２におけるＹ軸負方向は第２方向の一例である。

図３は、実施形態における溶接機１と被溶接部材９との関係を説明する第２の説明図である。被溶接部材９の形状は、例えば図３に示すように四角柱状である。ガイドレール２は、例えば図３に示すように、被溶接部材９の周囲に被溶接部材９の周方向に環状に、被溶接部材９を囲むように位置する。図３は、制御ケーブル７０を示す。制御ケーブル７０は、溶接機１とシステム制御装置６とを接続するケーブルであって、システム制御装置６が送信した信号であって溶接機１を制御する制御信号を溶接機１に伝送するケーブルである。

組み立て治具９０１は、例えば図３に示すように、四角柱状の被溶接部材９の各面に１つずつ存在する。なお、図３におけるＸ軸は、図２におけるＸ軸と同様に、被溶接部材９の面に水平な方向であって、被溶接部材９の端部Ａ１に垂直な方向である。

図４は、実施形態における溶接機１と被溶接部材９との関係を説明する第３の説明図である。図４は、図３の被溶接部材９、ガイドレール２及び組み立て治具９０１を図３におけるＸ軸に沿って見た図である。図４の矢印Ｋ１は、溶接機１の進路の一例を示す。図４の例では、溶接機１は、位置Ｐ１から移動を開始して、ガイドレール２に沿うように矢印Ｋ１が示す方向に移動する。溶接機１は、位置Ｐ１から移動を開始した後、位置Ｐ２、位置Ｐ３を順番に経由し、位置Ｐ４に到達する。図４において、線Ｌ１と線Ｌ２とは、それぞれ被溶接部材９の断面であってＸ軸方向に沿って見た断面の対角線を表す。そのため、線Ｌ１と点Ｐ１から点Ｐ２及び点Ｐ３を経由して点Ｐ４までを結ぶガイドレール２とが交わる点Ｐ５は、点Ｐ１と点Ｐ４との中間位置である。

組み立て治具９０１が存在する場合における退避処理の例を説明する。退避処理では、溶接が失敗したときの溶接機１の位置が点Ｐ５より点Ｐ１に近い場合、例えば、矢印Ｋ１の方向へ溶接機１を退避させる処理が実行される。退避処理では、溶接が失敗したときの溶接機１の位置が点Ｐ５より点Ｐ４に近い場合、例えば矢印Ｋ１の向きと逆向きの方向へ溶接機１を退避させる処理が実行される。

組み立て治具９０１が存在しない場合における退避処理の例を説明する。例えば退避処理では、溶接が失敗したときの溶接機の位置に関わらず非後退条件が満たされる場合を除き、溶接機１を矢印Ｋ１の向きと逆向きの方向へ溶接機１を退避させる処理が実行される。非後退条件は、溶接機１の位置が被溶接部材９の端部であるなど、溶接機１を矢印Ｋ１の向きと逆向きへ所定の量だけ移動させることができないという条件である。非後退条件が満たされる場合、退避処理では、溶接機１を矢印Ｋ１の向きに退避させる。

図５は、実施形態におけるシステム制御装置６のハードウェア構成の一例を示す図である。システム制御装置６は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備えるシステム制御装置６を備え、プログラムを実行する。システム制御装置６は、プログラムの実行によって制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。

より具体的には、システム制御装置６は、プロセッサ９１が記憶部６４に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ９２に記憶させる。プロセッサ９１が、メモリ９２に記憶させたプログラムを実行することによって、システム制御装置６は、制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。

制御部６１は、システム制御装置６が備える各種機能部の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接機１の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接機１に溶接を実行させる。制御部６１は、例えば溶接機１の動作の制御に際して、溶接電源４の動作やワイヤ送給装置５の動作を制御することで溶接機１の動作を制御することもある。例えば溶接機１に溶接を実行させる場合、溶接トーチ１３に電圧、電流又は電力を印加させるため、溶接電源４の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接機１に溶接を実行させる。制御部６１は、例えば、溶接成否判定処理を実行する。制御部６１は、例えば溶接機位置関連情報取得処理を実行する。制御部６１は、退避処理を実行する。

通信部６２は、システム制御装置６を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部６２は、有線又は無線を介して外部装置と通信する。外部装置は、例えば溶接機１である。通信部６２は、例えば制御ケーブル７０を介して溶接機１と通信する。通信部６２は、例えば溶接機１に制御信号を送信する。外部装置は、例えば溶接状態情報の送信元である。外部装置は、例えば溶接状態情報の送信元との通信によって、溶接状態情報を取得する。溶接状態情報の送信元は、例えば撮影装置３である。通信部６２は、撮影装置３との通信によって、撮影結果を取得する。外部装置は、例えば溶接電源４である。外部装置は、例えばワイヤ送給装置５である。

入力部６３は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。入力部６３は、これらの入力装置をシステム制御装置６に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部６３は、システム制御装置６に対する各種情報の入力を受け付ける。入力部６３には、例えば溶接の開始の指示が入力される。

記憶部６４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体装置を用いて構成される。記憶部６４は、システム制御装置６自体を含む溶接システム１００に関する各種情報を記憶する。記憶部６４は、例えば通信部６２又は入力部６３を介して入力された情報を記憶する。記憶部６４は、例えば制御部６１による処理の実行により生じた各種情報を記憶する。記憶部６４は、予め溶接成否関係情報を記憶する。

出力部６５は、各種情報を出力する。出力部６５は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部６５は、これらの表示装置をシステム制御装置６に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部６５は、例えば入力部６３に入力された情報を出力する。出力部６５は、例えば制御部６１による処理の実行の結果を表示してもよい。

図６は、実施形態における制御部６１の機能構成の一例を示す図である。制御部６１は、データ取得部６１０、溶接機制御部６２０、記憶制御部６３０、入力制御部６４０及び出力制御部６５０を備える。

データ取得部６１０は、通信部６２に入力された溶接状態情報を取得する。データ取得部６１０は、通信部６２に入力された溶接機位置関連情報を取得する。

溶接機制御部６２０は、溶接機１の動作を制御する。溶接機制御部６２０は、溶接実行制御部６２１、溶接成否判定部６２２、溶接機位置関連情報取得部６２３、退避処理実行部６２４及び溶接終了判定部６２５を備える。

溶接実行制御部６２１は、溶接機１の動作を制御して溶接機１に溶接を実行させる。溶接実行制御部６２１の制御により、溶接機１はガイドレール２上を第１方向又は第２方向のうちの予め定められた方向に移動しながら溶接を行う。

溶接成否判定部６２２は、溶接成否判定処理を実行する。溶接機位置関連情報取得部６２３は、溶接機位置関連情報取得処理を実行する。退避処理実行部６２４は、退避処理を実行する。

溶接終了判定部６２５は、溶接終了条件が満たされるか否かを判定する。溶接終了条件は、溶接機１による溶接を終了する条件である。溶接終了条件は、例えば、溶接機１が予め定められた位置（以下「溶接終了位置」という。）に到達した、という条件である。溶接機１が予め定められた位置に到達したという条件が溶接終了条件である場合、溶接終了判定部６２５は、例えば溶接機位置関連情報取得部６２３に溶接機位置関連情報を取得させ、取得された溶接機位置関連情報に基づいて溶接機１の位置を推定する。溶接機位置関連情報取得部６２３は、推定した溶接機１の位置が溶接終了位置か否かを判定することで、溶接終了条件が満たされたか否かを判定する。

溶接終了条件は、例えば溶接機１による溶接が開始されてから所定の時間経過した、という条件であってもよい。

記憶制御部６３０は、各種情報を記憶部６４に記録する。記憶制御部６３０は、例えば制御部６１の動作によって生じた各種情報を記憶部６４に記録する。制御部６１の動作によって生じた情報は、例えば溶接機制御部６２０による溶接機１の制御の内容を示す情報である。溶接機１の制御の内容は、例えば、溶接機１を退避させる際の溶接機制御部６２０による溶接機１の制御の履歴（以下「退避制御履歴」という。）である。

入力制御部６４０は、入力部６３の動作を制御する。出力制御部６５０は、出力部６５の動作を制御する。

図７は、実施形態におけるシステム制御装置６が実行する処理の流れの一例を示す第１のフローチャートである。より具体的には、図７は、溶接が開始されてから溶接機１が退避するまでの処理の流れの一例を示す。

入力部６３に溶接の開始の指示が入力される（ステップＳ１０１）。溶接の開始の指示は、例えばユーザによって入力部６３に入力される。次に、溶接実行制御部６２１が溶接機１の動作を制御して溶接機１に溶接を開始させる（ステップＳ１０２）。溶接を開始した溶接機１は、ガイドレール２に沿って第１方向又は第２方向のうち予め定められた方向に移動しながら溶接を行う。

次に、通信部６２を介してデータ取得部６１０が溶接状態情報を取得する（ステップＳ１０３）。次に溶接成否判定部６２２が溶接成否判定処理の実行により、溶接成否関係情報を用いて溶接状態情報に基づき、溶接機１による溶接の成否を判定する（ステップＳ１０４）。

溶接機１による溶接が成功の場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、溶接終了判定部６２５は溶接終了条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。溶接終了条件が満たされた場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、溶接実行制御部６２１は、溶接機１に溶接の中止を指示し、システム制御装置６による制御が終了する（ステップＳ１０６）。

一方、溶接終了条件が満たされない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０３の処理に戻る。この場合、溶接機１による溶接は継続される。

一方、溶接機１による溶接が失敗の場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、退避処理実行部６２４が、溶接中断処理を実行する（ステップＳ１０７）。

次に溶接機位置関連情報取得部６２３が、溶接機位置関連情報取得処理の実行により、溶接機位置関連情報を取得する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の溶接機位置関連情報の取得に際して撮影結果が用いられる場合には、溶接機位置関連情報取得部６２３はデータ取得部６１０及び通信部６２を介して撮影装置３から撮影結果を取得する。

次に、退避処理実行部６２４が退避方向決定処理を実行することで、溶接機位置関連情報に基づいて溶接機１の退避方向が決定される（ステップＳ１０９）。次に、退避処理実行部６２４は、退避制御処理の実行により、溶接機１の動作を制御して退避方向決定処理によって決定された退避方向に溶接機１を規定長だけ移動させる（ステップＳ１１０）。次に、ステップＳ１１０の処理の実行時の溶接機１の制御の履歴（すなわち退避制御履歴）が記憶制御部６３０によって記憶部６４に記録される（ステップＳ１１１）。

なお、ステップＳ１１１は必ずしもステップＳ１１０の処理の終了後に実行される必要は無く、ステップＳ１１０の実行中であってもよい。なお、ステップＳ１０８の処理は、ステップＳ１０９の処理の実行前であればどのようなタイミングで実行されてもよい。なお、ステップＳ１０９の処理は、ステップＳ１０４の処理によって溶接機１による溶接が失敗と判定された後であってステップＳ１１０の処理の実行前であればどのようなタイミングで実行されてもよい。

なお、ステップＳ１０７の処理は、ステップＳ１０４の処理によって溶接機１による溶接が失敗と判定された後であって、ステップＳ１１０の処理の実行前であればどのようなタイミングで実行されてもよい。ただし、ステップＳ１０７の処理は、ステップＳ１０４の処理の実行直後に実行されることが望ましい。

図８は、実施形態におけるシステム制御装置６が実行する処理の流れの一例を示す第２のフローチャートである。より具体的には、図８は、ステップＳ１１１で溶接機１が退避した後、溶接が再開される際の処理の流れの一例を示す図である。

入力部６３に溶接の再開の指示が入力される（ステップＳ２０１）。溶接の再開の指示は、例えばユーザによって入力部６３に入力される。次に、溶接実行制御部６２１が溶接機１の動作を制御し、退避制御履歴に基づき再開位置まで溶接機１を移動させる。

再開位置は、溶接機１による溶接が中断された位置という条件（以下「再開位置条件」という。）を満たす位置である。溶接機１による溶接が中断された位置は、より具体的には、ステップＳ１１０による溶接機１の移動が生じる前の溶接機１の位置である。そのため、再開位置は、溶接トーチ１３の狙い位置でもある。次に、ステップＳ１０２～ステップＳ１１１の処理が実行される。

このように構成された実施形態のシステム制御装置６は、溶接状態情報に基づき溶接の成否を判定し、溶接が失敗である場合には溶接機１をガイドレール２に沿って第１方向又は第２方向に移動させる。そのため、溶接を行う作業者の負担を軽減することができる。また、システム制御装置６は、溶接欠陥が発生した場合、自動で溶接を中断するため、連続して溶接欠陥が発生することを防止できる。

（変形例）
溶接機制御部６２０は、組み立て治具９０１に関する所定の条件が満たされるか否かを判定してもよい。以下、後述する組み立て治具判定部６２６を備える制御部６１を制御部６１ａという。

図９は、変形例における制御部６１ａの機能構成の一例を示す図である。以下、説明の簡単のため、図１～図６に記載の機能部と同様の機能を有するものについては、同じ符号を付すことで説明を省略する。

制御部６１ａは、制御部６１が備える各機能部にくわえてさらに組み立て治具判定部６２６を備える点で制御部６１と異なる。組み立て治具判定部６２６は、溶接機位置関連情報に基づき、組み立て治具９０１に関する所定の条件が満たされるか否かを判定する。

組み立て治具９０１に関する所定の条件は、例えば第１組み立て治具条件である。第１組み立て治具条件は、被溶接部材９に組み立て治具９０１が存在するという条件である。組み立て治具判定部６２６によって第１組み立て治具条件が満たされると判定された場合、退避方向決定処理では、溶接機位置関連情報に基づいて、溶接位置関係情報が示す組み立て治具９０１の位置に応じた方向に退避方向が決定される。

なお、組み立て治具判定部６２６によって第１組み立て治具条件が満たされないと判定された場合、退避方向は後退方向に決定される。後退方向は、例えば図２におけるＹ軸負方向である。

なお、組み立て治具判定部６２６による第１組み立て治具判定処理の実行は、少なくとも補助条件が満たされる場合に実行可能である。補助条件は、溶接機位置関連情報に基づき組み立て治具９０１の位置を示す情報を組み立て治具判定部６２６が取得可能という条件である。溶接機位置関連情報に基づき組み立て治具９０１の位置を示す情報を組み立て治具判定部６２６が取得可能な場合は、例えば溶接機位置関連情報が組み立て治具９０１の位置情報を含む場合である。例えば、溶接機１がレーザ距離計を搭載する場合であって組み立て治具９０１までの距離を測定する場合にも組み立て治具判定部６２６は溶接機位置関連情報に基づき組み立て治具９０１の位置を示す情報を取得可能である。

組み立て治具９０１に関する所定の条件は、例えば第２組み立て治具条件であってもよい。第２組み立て治具条件は、溶接機１から見て指定方向に組み立て治具９０１が位置するという条件である。指定方向は、第１方向又は第２方向のうちの予め定められた一方である。組み立て治具判定部６２６によって第２組み立て治具条件が満たされると判定された場合、退避方向決定処理では、退避方向が、第１方向又は第２方向のうちの指定方向では無い方向（すなわち他方）に決定される。

なお、組み立て治具判定部６２６によって第２組み立て治具条件が満たされないと判定された場合、退避方向は後退方向に決定される。なお、組み立て治具判定部６２６による第２組み立て治具判定処理の実行は、少なくとも補助条件が満たされる場合に実行可能である。

組み立て治具９０１に関する所定の条件は、例えば第３組み立て治具条件であってもよい。第３組み立て治具条件は、溶接機１を指定方向に規定長だけ移動させた場合における移動先に組み立て治具９０１が位置するという条件である。組み立て治具判定部６２６によって第３組み立て治具条件が満たされると判定された場合、退避方向決定処理では、退避方向が、第１方向又は第２方向のうちの指定方向では無い方向（すなわち他方）に決定される。

なお、組み立て治具判定部６２６によって第３組み立て治具条件が満たされないと判定された場合、退避方向は後退方向に決定される。なお、組み立て治具判定部６２６による第３組み立て治具判定処理の実行は、少なくとも補助条件が満たされる場合に実行可能である。

被溶接部材９上に少なくとも２つの組み立て治具９０１が存在する場合には、組み立て治具９０１に関する所定の条件は、例えば第４組み立て治具条件であってもよい。第４組み立て治具条件は、溶接機１の位置がガイドレール２の上の隣り合う２つの組み立て治具９０１の間の中間位置よりも指定方向側であるという条件である。

隣り合う２つの組み立て治具９０１は、例えば、図４における位置Ｐ１に位置する組み立て治具９０１と位置Ｐ４に位置する組み立て治具９０１とである。組み立て治具判定部６２６によって第４組み立て治具条件が満たされると判定された場合、退避方向決定処理では、退避方向が、第１方向又は第２方向のうちの指定方向では無い方向（すなわち他方）に決定される。

なお、組み立て治具判定部６２６によって第４組み立て治具条件が満たされないと判定された場合、退避方向は指定方向に決定される。なお、組み立て治具判定部６２６による第４組み立て治具判定処理の実行は、少なくとも補助条件が満たされる場合に可能である。

なお、溶接実行制御部６２１は、退避処理実行部６２４の制御により溶接機１が退避方向に移動した後に、ガイドレール２に沿って第１方向と第２方向とのうちの退避方向では無い方向に規定長だけ溶接機１を移動させてもよい。

なお、溶接実行制御部６２１は、退避処理実行部６２４の制御により溶接機１が退避方向に移動した後にガイドレール２に沿って第１方向と第２方向とのうちの退避方向では無い方向に移動させ、退避方向では無い方向に溶接機１が移動した後に溶接機１を再開位置に移動させてもよい。

溶接状態情報は、溶融地の画像を含んでもよい。溶融地の画像は、例えば撮影装置３が取得した撮影結果である。

なお、システム制御装置６は、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、システム制御装置６が備える各機能部は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。なお、出力制御部６５０は表示制御部の一例である。なお、出力部６５は表示部の一例である。

なお、溶接システム１００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１００…溶接システム、 １…溶接機、 ２…ガイドレール、 ３…撮影装置、 ４…溶接電源、 ５…ワイヤ送給装置、 ６…システム制御装置、 １１…制御部、 １２…モータ、 １３…溶接トーチ、 １４…本体部、 １５…台車部、 １６…支持部、 １７…溶接トーチ用ケーブル、 １８…第１トーチ角駆動部、 １９…第２トーチ角駆動部、 ２０…移動部、 ２１…取付部、 ７０…制御ケーブル、 ６１…制御部、 ６２…通信部、 ６３…入力部、 ６４…記憶部、 ６５…出力部、 ６１０…データ取得部、 ６２０…溶接機制御部、 ６３０…記憶制御部、 ６４０…入力制御部、 ６５０…出力制御部、 ６２１…溶接実行制御部、 ６２２…溶接成否判定部、 ６２３…溶接機位置関連情報取得部、 ６２４…退避処理実行部、 ６２５…溶接終了判定部、 ６２６…組み立て治具判定部、 ９…被溶接部材、 ９０１…組み立て治具、 ９１…プロセッサ、 ９２…メモリ

Claims (12)

1. 溶接対象の部材である被溶接部材に沿って配置されたガイドレールの上を移動しながら前記被溶接部材を溶接する溶接機を、制御する溶接システムであって、
   溶接の状態に関する情報である溶接状態情報に基づき、前記溶接機による溶接が失敗したか否かを判定する溶接成否判定部と、
   前記溶接成否判定部によって失敗と判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記ガイドレールに沿う所定の方向である第１方向と前記ガイドレールに沿う方向であって前記第１方向と反対の向きの方向である第２方向とのいずれか一方の方向に前記溶接機を、所定の距離及び所定の時間のいずれかである規定長だけ、移動させる退避処理実行部と、
   を備える溶接システム。
2. 前記被溶接部材には組み立て治具が存在し、
   前記退避処理実行部は、前記溶接成否判定部によって失敗と判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記組み立て治具の位置に応じて、前記溶接機を、前記第１方向又は前記第２方向のいずれか一方の方向に前記規定長だけ移動させる、
   請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記被溶接部材に組み立て治具が存在するという条件である第１組み立て治具条件が満たされるか否かを判定する組み立て治具判定部、
   を備え、
   前記退避処理実行部は、前記溶接成否判定部によって失敗と判定され、前記組み立て治具判定部によって前記第１組み立て治具条件が満たされると判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記第１方向及び前記第２方向のうち、前記組み立て治具の位置に応じた方向に前記溶接機を前記規定長だけ移動させる、
   請求項１又は２に記載の溶接システム。
4. 前記溶接機から見て前記第１方向又は前記第２方向のうちの予め定められた一方である指定方向に組み立て治具が位置するという条件である第２組み立て治具条件が満たされるか否かを判定する組み立て治具判定部、
   を備え、
   前記退避処理実行部は、前記溶接成否判定部によって失敗と判定され、前記組み立て治具判定部によって前記第２組み立て治具条件が満たされると判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記第１方向と前記第２方向とのうちの前記指定方向では無い方向に前記溶接機を前記規定長だけ移動させる、
   請求項１又は２に記載の溶接システム。
5. 前記第１方向又は前記第２方向のうちの予め定められた一方である指定方向に前記規定長だけ前記溶接機を移動させた場合における移動先に組み立て治具が位置する条件である第３組み立て治具条件が満たされるか否かを判定する組み立て治具判定部、
   を備え、
   前記退避処理実行部は、前記溶接成否判定部によって失敗と判定され、前記組み立て治具判定部によって前記第３組み立て治具条件が満たされると判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記第１方向と前記第２方向とのうちの前記指定方向では無い方向に前記溶接機を前記規定長だけ移動させる、
   請求項１に記載の溶接システム。
6. 前記被溶接部材には少なくとも２つの組み立て治具が存在し、
   前記第１方向又は前記第２方向のうちの予め定められた一方を指定方向として、
   前記溶接機の位置が前記ガイドレールの上の隣り合う２つの組み立て治具の間の中間位置よりも、前記指定方向側であるという条件であるという条件である第４組み立て治具条件が満たされるか否かを判定する組み立て治具判定部、
   を備え、
   前記退避処理実行部は、前記溶接成否判定部によって失敗と判定され、前記組み立て治具判定部によって前記第４組み立て治具条件が満たされると判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記第１方向と前記第２方向とのうちの前記指定方向では無い方向に前記溶接機を前記規定長だけ移動させる、
   請求項１に記載の溶接システム。
7. 前記退避処理実行部の制御により前記溶接機が第１方向と第２方向とのいずれか一方に移動した後に、前記ガイドレールに沿って前記第１方向と前記第２方向とのうちの前記一方では無い方向に前記規定長だけ前記溶接機を移動させる溶接実行制御部、
   を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の溶接システム。
8. 前記溶接実行制御部は、前記退避処理実行部の制御により前記溶接機が第１方向と第２方向とのいずれか一方に移動した後に前記ガイドレールに沿って前記第１方向と前記第２方向とのうちの前記一方では無い方向に移動させ、前記一方では無い方向に前記溶接機が移動した後に前記溶接機を前記溶接機による溶接が中断された位置である再開位置に移動させる、
   請求項７に記載の溶接システム。
9. 前記組み立て治具判定部の判定の結果を示す情報と前記退避処理実行部の制御により前記溶接機が移動させられていることを示す情報とを、前記溶接成否判定部の判定の結果を示す情報とともに、表示部に表示させる表示制御部、
   を更に備える請求項３乃至６のいずれか一項に記載の溶接システム。
10. 前記溶接状態情報は、溶融地の画像を含む、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の溶接システム。
11. 溶接対象の部材である被溶接部材に沿って配置されたガイドレールの上を移動しながら前記被溶接部材を溶接する溶接機を制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、
    溶接の状態に関する情報である溶接状態情報に基づき、前記溶接機による溶接が失敗したか否かを判定する溶接成否判定ステップと、
    前記溶接成否判定ステップによって失敗と判定された場合に、前記溶接機による溶接を中止させるとともに、前記ガイドレールに沿う所定の方向である第１方向と前記ガイドレールに沿う方向であって前記第１方向と反対の向きの方向である第２方向とのいずれか一方の方向に前記溶接機を、所定の距離及び所定の時間のいずれかである規定長だけ、移動させる退避処理実行ステップと、
    を有する溶接方法。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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