JP6568766B2 - 設定支援装置、設定支援方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置、設定支援方法及びプログラムに関する。

溶接工程の自動化に伴い、溶接に関する条件（以下、「溶接条件」という）のデータベース化が進んでいる。このような溶接条件のデータベース化に関する技術としては、従来から種々のものが知られていた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、溶接施工情報を設定し、溶接対象情報を設定し、溶接施工情報と溶接対象情報を一連の検索情報として、溶接情報記録部より検索情報と一致する溶接情報を検索し、検索の結果、該当情報がなければ溶接情報導出処理部より溶接情報を算出し、溶接情報検索または溶接情報算出によって設定した溶接条件により溶接を行う自動溶接条件設定装置が記載されている。

ＷＯ９７／１０９１９号公報

しかしながら、特許文献１の条件設定装置は新たな溶接条件を推定するが、溶接品質を保証するものでなく、最終的には熟練溶接技能者が溶接条件の設定及び調整を行い、溶接欠陥のない満足な溶接品質が得られることを確認している。

一方で、経験の乏しい初心者にとっては、溶接条件の設定及び調整を行う際、つまり、新規の溶接条件を指定する際に、溶接条件の適切さを見極めることも困難である。従って、溶接条件の適切さがチェックされず、適切でない溶接条件が実溶接ラインに適用され、その結果、思わぬ溶接欠陥が発生して生産を阻害することになる可能性がある。

本発明の目的は、新規の溶接条件を指定する際にその溶接条件の適切さを知らせることにある。

かかる目的のもと、本発明は、溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置であって、新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付ける受付部と、受付部による新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する新規溶接条件の適切さの度合いを表示部に出力する出力部とを備えた設定支援装置を提供する。

ここで、出力部は、複数の実績溶接条件の代表値と新規溶接条件との離れ度合いに応じた適切さの度合いを出力する、ものであってよい。その場合、離れ度合いは、複数の実績溶接条件の代表値と新規溶接条件とのマハラノビス距離であってよい。

また、出力部は、複数の実績溶接条件に基づき溶接条件を複数の範囲に分けて各範囲に適切さの度合いを設定し、複数の範囲のうち新規溶接条件を含む範囲に設定された適切さの度合いを出力する、ものであってよい。その場合、複数の範囲は、複数の実績溶接条件の各実績溶接条件に含まれる複数の項目の値の加重合計に応じて決定される、ものであってよい。

更に、受付部は、溶接材料、溶接機器及び溶接対象の少なくとも１つに関する属性情報を更に受け付け、出力部は、属性情報に応じた適切さの度合いを出力する、ものであってよい。

また、本発明は、溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援方法であって、新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付けるステップと、新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する新規溶接条件の適切さの度合いを出力するステップとを含む設定支援方法も提供する。

更に、本発明は、溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置として、コンピュータを機能させるプログラムであって、コンピュータを、新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付ける受付部と、受付部による新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する新規溶接条件の適切さの度合いを表示部に出力する出力部として機能させるためのプログラムも提供する。

本発明によれば、新規の溶接条件を指定する際にその溶接条件の適切さが分かる。

本実施の形態における溶接ロボットシステムの概略構成例を示した図である。 本実施の形態における設定支援装置の機能構成例を示した図である。 設定支援装置で用いられる溶接条件のうち、ウィービングの振幅、狙い位置オフセット、狙い角度を示した図である。 設定支援装置で用いられる溶接条件のうち、溶接速度を示した図である。 本実施の形態における設定支援装置の動作例を示したフローチャートである。 第１の信頼度決定処理における信頼度の決定方法について模式的に示した図である。 第１の信頼度決定処理の一実施例を採用した場合の処理の流れを例示したフローチャートである。 第１の信頼度決定処理における信頼度の決定方法について模式的に示した図である。 第２の信頼度決定処理の一実施例を採用した場合の処理の流れを例示したフローチャートである。 第２の信頼度決定処理の変形例における信頼度の決定方法について模式的に示した図である。 本実施の形態における設定支援装置のハードウェア構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［溶接ロボットシステムの構成］
図１は、本実施の形態における溶接ロボットシステム１の概略構成例を示した図である。

図示するように、溶接ロボットシステム１は、電極により溶接対象（ワーク）に対して溶接を行う溶接ロボット（マニピュレータ）１０と、溶接ロボットシステム１を制御するロボット制御盤２０と、溶接ロボットシステム１を制御するための教示データを各種キーや液晶画面で入出力する教示ペンダント３０とを備える。

溶接ロボット１０は、複数の関節を有する腕（アーム）を備え、教示データに基づく各種の作業を行う。溶接ロボットシステム１の場合、腕の先端には、ワークの溶接作業を行うための溶接トーチ１１が設けられる。溶接トーチ１１は、開先（ワークの母材間に設けられた溝）に対して溶接ワイヤを供給するものである。

ロボット制御盤２０は、溶接ロボット１０とは離れて設けられており、溶接ロボットシステム１を構成する各溶接機器の動作を制御する。例えば、ロボット制御盤２０は、溶接ロボット１０による溶接動作、図示しない送給装置による溶接ワイヤの送給動作、図示しない溶接電源による電極やワークへの電力の供給動作等を制御する。その際、ロボット制御盤２０は、教示ペンダント３０から送信された溶接条件等に基づいて各動作を制御する。また、ロボット制御盤２０は、溶接ロボット１０が出力した各種情報を教示ペンダント３０に送信する。

教示ペンダント３０は、溶接ロボット１０による溶接作業を行うために、操作者が教示データとして溶接条件等を入力すると、この溶接条件等をロボット制御盤２０に送信する。また、教示ペンダント３０は、ロボット制御盤２０から送信された各種情報を液晶画面に表示する。本実施の形態では、表示部の一例として、教示ペンダント３０を設けている。

［本実施の形態の概要］
本実施の形態は、操作者が溶接条件を指定した際にその溶接条件の適切さの度合いの一例である「信頼度」を操作者に提示することにより、溶接条件の設定を支援するものである。以下、このような設定の支援を設定支援装置で行うものとして、その機能構成及び動作を説明する。この設定支援装置は、溶接ロボット１０内、ロボット制御盤２０内、教示ペンダント３０内、及び、これらとは別の装置内の何れで実現されるものでもよいが、ここでは、溶接ロボット１０内で実現されるものとする。

尚、本実施の形態では、溶接ロボットシステム１が消耗電極型アーク溶接、特にＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接を行う場合を例にとり説明する。また、本実施の形態において、溶接ロボットシステム１で使用される溶接機器（溶接電源、送給装置等）、シールドガス成分、溶接ワイヤの種類及び突出し長さは予め定められているものとする。そして、溶接の対象とする継手形状は「水平隅肉」であるものとする。

［設定支援装置の機能構成］
図２は、本実施の形態における設定支援装置４０の機能構成例を示した図である。図示するように、設定支援装置４０は、実績溶接条件記憶部４１と、入力受付部４２と、信頼度決定部４３と、信頼度出力部４４とを備える。

実績溶接条件記憶部４１は、過去に用いられた複数の溶接条件を記憶する。これらの溶接条件は、熟練溶接技能者が施工実験や実施工にて溶接品質に問題のないことを確認した実績のある溶接条件であるので、以下では、実績溶接条件Ｗｎ（ｎ＝１〜Ｎ）と称する。

尚、実績溶接条件記憶部４１は、この実績溶接条件Ｗｎを、溶接材料、溶接機器及び溶接対象の少なくとも１つに関する属性情報ごとに記憶してもよい。ここで、溶接材料に関する属性情報（溶接材料情報）は、例えば、溶接ワイヤの種類、径、突出し長さを含む。溶接機器に関する属性情報（溶接機器情報）は、例えば、溶接電源特性、シールドガス種を含む。溶接対象に関する属性情報（溶接対象情報）は、例えば、溶接対象の材質、板厚、開先形状、継手形状、溶接姿勢を含む。

入力受付部４２は、操作者が教示ペンダント３０を用いて情報の入力を行った後に設定キーを押下することにより入力を確定させると、教示ペンダント３０からその情報を受け付ける。特に、入力受付部４２は、このような情報として、溶接ロボット１０による溶接を行うための溶接条件を受け付ける。この溶接条件は、実績溶接条件Ｗｎとは別の新規な溶接条件であるので、以下では、新規溶接条件Ｗｉｎと称する。

尚、入力受付部４２は、この新規溶接条件Ｗｉｎを、溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報の少なくとも１つの属性情報に関連付けて受け付けてもよい。

本実施の形態では、新規溶接条件の指定を受け付ける受付部の一例として、入力受付部４２を設けている。

信頼度決定部４３は、入力受付部４２が新規溶接条件Ｗｉｎを受け付けた際に、実績溶接条件記憶部４１に記憶された実績溶接条件Ｗｎを用いて、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎを決定する。この信頼度Ｒｉｎは、例えば、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼性、安定性、再現性を単一の数値で表したものとすればよい。ここで、信頼性とは、その溶接条件を用いることで欠陥の少ない、高い溶接品質を得られる性質を意味する。安定性とは、溶接対象物の形状（板圧や寸法ギャップ幅）や溶接機器特性（電流、電圧等）が多少変化しても溶接品質が確保できる性質を意味する。再現性とは、その溶接条件が繰り返し用いられても同様の溶接結果となる性質を意味する。

尚、信頼度決定部４３は、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎを、この新規溶接条件Ｗｉｎが関連付けられた溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報の少なくとも１つの属性情報に対して実績溶接条件記憶部４１に記憶された実績溶接条件Ｗｎを用いて決定してもよい。また、信頼度決定部４３は、信頼度Ｒｉｎを決定する方法として、溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報ごとに異なる方法を用いてもよい。

信頼度出力部４４は、信頼度決定部４３が決定した信頼度Ｒｉｎを教示ペンダント３０に出力することにより、操作者に提示する。本実施の形態では、適切さの度合いを出力する出力部の一例として、信頼度出力部４４を設けている。

［設定支援装置で用いられる溶接条件］
設定支援装置４０で用いられる溶接条件の項目としては、溶接機器の出力に関し、溶接電流Ｉ［Ａ］、溶接電圧Ｖ［Ｖ］、溶接ワイヤ送給速度Ｖｗ［ｍｍ／ｓｅｃ］等がある。また、溶接トーチ１１の運棒に関し、溶接速度Ｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］、ウィービングの動作パターンＰｗ（ｔ）［ｍｍ］、振幅Ａｗ［ｍｍ］、周波数Ｆｗ［Ｈｚ］等がある。更に、溶接トーチ１１の先端の狙いに関し、狙い位置オフセットＸ［ｍｍ］、狙い角度θ［ＲＡＤ］等がある。尚、ここでは、狙い位置オフセットＸ及び狙い角度θは、１つの平面上でのオフセット及び角度とするが、三次元空間におけるオフセット及び角度としてもよい。また、層数及びパス数がこれらの溶接条件に関連付けられていてもよく、これらの溶接条件はパスごとに異なってもよい。

図３Ａ及び図３Ｂは、これらの溶接条件の一部を説明するための図である。尚、ここでは、母材５１の板面に垂直な方向をＸ軸とし、母材５２の板面に垂直な方向をＹ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。

図３Ａには、上記溶接条件のうち、ウィービングの振幅Ａｗ、狙い位置オフセットＸ、狙い角度θを示す。尚、この図は、母材５１，５２及び溶接トーチ１１の位置関係をＺ軸方向から見た場合の図である。つまり、狙い位置オフセットＸ及び狙い角度θとしては、ＸＹ平面上でのオフセット及び角度を示している。

図３Ｂには、上記溶接条件のうち、溶接速度Ｓを示す。図示するように、溶接速度Ｓは、Ｚ軸方向への速度である。

［設定支援装置の動作］
図４は、本実施の形態における設定支援装置４０の動作例を示したフローチャートである。

まず、操作者が教示ペンダント３０を用いて溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報を選択すると、設定支援装置４０では、入力受付部４２が、教示ペンダント３０からその選択を受け付ける（ステップ４０１）。例えば、操作者が継手形状として「水平隅肉」を選択すると、入力受付部４２は、「水平隅肉」の選択を受け付ける。一方、溶接機器、シールドガス成分、溶接ワイヤの種類及び突出し長さのように予め固定的に定められたものは、操作者が教示ペンダント３０を用いて選択することなく入力受付部４２が特定できるようにしてもよい。

次に、操作者が溶接継手部にロボットを移動させて新規溶接条件Ｗｉｎを入力すると、設定支援装置４０では、入力受付部４２が、この新規溶接条件Ｗｉｎを受け付ける（ステップ４０２）。ここで、新規溶接条件Ｗｉｎは、溶接電流、溶接電圧、溶接ワイヤ送給速度を含んでよい。また、溶接速度、ウィービングの動作パターン、振幅、周波数を含んでよい。更に、溶接トーチ１１の先端の狙い位置オフセット、狙い角度を含んでよい。

これにより、信頼度決定部４３が、ステップ４０１で受け付けた溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報をキーとして実績溶接条件記憶部４１を検索することにより、実績溶接条件Ｗｎを取得する（ステップ４０３）。

また、信頼度決定部４３は、信頼度Ｒｉｎを決定する信頼度決定処理を実行する（ステップ４０４）。この信頼度決定処理は、ステップ４０２で受け付けた新規溶接条件Ｗｉｎと、ステップ４０３で取得した実績溶接条件Ｗｎとに基づいて、信頼度Ｒｉｎを決定する処理であるが、詳細は後述する。

その後、信頼度出力部４４が、ステップ４０４で決定された信頼度Ｒｉｎを教示ペンダント３０に出力する（ステップ４０５）。これにより、教示ペンダント３０は、信頼度Ｒｉｎを液晶画面に表示し、操作者は信頼度Ｒｉｎを知ることになる。尚、信頼度Ｒｉｎが閾値以下である場合、教示ペンダント３０は、信頼度Ｒｉｎの表示に加えて又は信頼度Ｒｉｎの表示に代えて、警告を発したり溶接条件の入力を禁止したりしてもよい。ここで、信頼度Ｒｉｎが閾値以下であることの例としては、後述する第２の信頼度決定処理で新規溶接条件Ｗｉｎが溶接可能限界Ｗｌｉｍの外部の領域３に存在することが挙げられる。

以下、信頼度決定処理について詳細に述べる。

（第１の信頼度決定処理）
この第１の信頼度決定処理は、新規溶接条件Ｗｉｎと実績溶接条件Ｗｎの代表値との離れ度合いの一例である偏差量に基づいて信頼度を計算する処理である。この処理において、信頼度決定部４３は、実績溶接条件記憶部４１に記憶された実績溶接条件Ｗｎの分布に基づいて、実績溶接条件Ｗｎの代表値Ｗｘ（例えば、平均値、中央値、最頻値）を算出する。そして、この代表値Ｗｘと新規溶接条件Ｗｉｎとの偏差量ΔＷを算出する。その後、偏差量ΔＷに応じて、信頼度Ｒｉｎを決定する。具体的には、偏差量ΔＷが小さいほど、つまり、新規溶接条件Ｗｉｎが代表値に近いほど信頼度Ｒｉｎが大きくなるように、信頼度Ｒｉｎを決定する。

尚、上記で偏差量ΔＷを算出する際に、溶接を可能とする溶接条件の限界線である溶接可能限界Ｗｌｉｍを用いてもよい。また、この溶接可能限界Ｗｌｉｍは、溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報ごとに設定されてもよい。更に、溶接可能限界Ｗｌｉｍは、手動で設定されてもよい。

また、信頼度Ｒｉｎを算出する際に、溶接条件の各項目に対して重み係数を設けてもよい。そして、この重み係数は、溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報ごとに設定されてもよい。

図５は、第１の信頼度決定処理における信頼度Ｒｉｎの決定方法について模式的に示した図である。図示するように、溶接可能限界Ｗｌｉｍの中には多数の実績溶接条件Ｗｎが存在し、実績溶接条件Ｗｎの代表値Ｗｘが算出されている。そして、１つ目の新規溶接条件であるＷｉｎ（１）は代表値Ｗｘから遠いので、Ｗｉｎ（１）の信頼度Ｒｉｎ（１）は小さくなっており、２つ目の新規溶接条件であるＷｉｎ（２）は代表値Ｗｘに近いので、Ｗｉｎ（２）の信頼度Ｒｉｎ（２）は大きくなっている。

ここで、第１の信頼度決定処理の一実施例として、新規溶接条件Ｗｉｎと実績溶接条件Ｗｎの代表値との偏差量ΔＷを、統計学で用いられる公知のマハラノビス距離により定量化する方法を説明する。マハラノビス距離は、多変数の新たな標本（入力データ）と既知の標本（既存データ）との類似度を表す距離である点では、通常用いられるユークリッド距離と同じであるが、データの相関（ばらつき）も考慮している点で、ユークリッド距離とは異なる。

図６は、この場合の第１の信頼度決定処理の流れを例示したフローチャートである。

図示するように、信頼度決定部４３は、まず、実績溶接条件Ｗｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の平均値「（ΣＷｎ）／Ｎ」を算出する（ステップ４１１）。実績溶接条件Ｗｎの各項目間の共分散を算出する（ステップ４１２）。これにより、信頼度決定部４３は、新規溶接条件Ｗｉｎと、ステップ４１１で算出した平均値と、ステップ４１２で算出した共分散とを用いて、マハラノビス距離Ｄｉｎを算出する（ステップ４１３）。

その後、ステップ４１３で算出したマハラノビス距離Ｄｉｎに応じて、信頼度Ｒｉｎを算出する（ステップ４１４）。具体的には、マハラノビス距離Ｄｉｎが小さいほど、つまり、新規溶接条件Ｗｉｎが実績溶接条件Ｗｎに近いほど信頼度Ｒｉｎが大きくなるような式を用いて、信頼度Ｒｉｎを算出すればよい。このような式としては、例えば、「Ｒｉｎ＝１００−α×Ｄｉｎ」が考えられる。これは、マハラノビス距離Ｄｉｎが正の値であるので、αを正の変換定数（例えば、α＝１００）とすれば、信頼度Ｒｉｎを百分率で表現可能な式である。

尚、ここでは、マハラノビス距離Ｄｉｎを用いて信頼度Ｒｉｎを算出する方法を説明したが、この限りではない。マハラノビス距離を用いる手法以外にも、主成分分析等、他の公知の統計的手法を用いても同様に信頼度Ｒｉｎは算出することができる。

（第２の信頼度決定処理）
この第２の信頼度決定処理は、溶接条件を複数の領域（範囲）に分けて各領域に信頼度を設定し、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎを決定する処理である。この処理において、信頼度決定部４３は、溶接可能な溶接条件の限界線である溶接可能限界Ｗｌｉｍを設定する。また、実績溶接条件記憶部４１に記憶された実績溶接条件Ｗｎの分布に基づいて、適切な溶接条件の限界線である適切条件限界Ｗａも設定する。そして、新規溶接条件Ｗｉｎと溶接可能限界Ｗｌｉｍと適切条件限界Ｗａとの位置関係により、信頼度Ｒｉｎを決定する。

尚、この場合、溶接可能限界Ｗｌｉｍは、以下のようなパラメータにより決定するとよい。即ち、第一に、溶接ロボットシステム１で使用する溶接機器の定格値である。これには、溶接電源の電流又は電圧の上限値、送給装置におけるワイヤ送給速度の上限値等がある。第二に、溶接ロボット１０の機械的限界値である。これには、溶接トーチ１１の移動速度の上限値、ウィービングの周期又は周波数の上限値等がある。第三に、溶接が維持できないような条件である。これには、アークを発生できる溶接電源の電流又は電圧の下限値等がある。第四に、明らかな溶接不良となるような条件である。これには、溶着量又は入熱量が過多となる溶接電源の電流又は電圧の上限値等がある。この溶接可能限界Ｗｌｉｍは、溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報ごとに設定されてもよい。また、溶接可能限界Ｗｌｉｍは、手動で設定されてもよい。

また、適切条件限界Ｗａは、熟練溶接技能者の施工ノウハウを数値化して決定してもよいし、後述するように主成分分析等で決定してもよい。この適切条件限界Ｗａは、溶接材料情報、溶接機器情報及び溶接対象情報ごとに設定されてもよい。また、適切条件限界Ｗａは、手動で設定されてもよい。

図７は、第２の信頼度決定処理における信頼度Ｒｉｎの決定方法について模式的に示した図である。図示するように、溶接条件の各項目を変数とする多変数空間は、溶接可能限界Ｗｌｉｍ及び適切条件限界Ｗａにより、３つの領域に分けられている。具体的には、適切条件限界Ｗａの内部が領域１となり、適切条件限界Ｗａの外部でかつ溶接可能限界Ｗｌｉｍの内部が領域２となり、溶接可能限界Ｗｌｉｍの外部が領域３となっている。そして、新規溶接条件Ｗｉｎが領域１内にあれば、信頼度Ｒｉｎは最も大きな値となり、新規溶接条件Ｗｉｎが領域２内にあれば、信頼度Ｒｉｎは次に大きな値となり、新規溶接条件Ｗｉｎが領域３内にあれば、信頼度Ｒｉｎは最も小さな値となる。

ここで、第２の信頼度決定処理の一実施例として、適切条件限界Ｗａを、蓄積済みの実績溶接条件Ｗｎから主成分分析（ＰＣＡ：Principal Component Analysis）を用いて求める方法を説明する。主成分分析は、多変数で記述されたデータ間の相関を排除し、少数個の無相関な合成変数に縮約する手法で、より少ない変数でデータを特徴付けることができる手法である。

以下では、ウィービングを行わない場合における実績溶接条件Ｗｎの分析方法について述べる。この場合、実績溶接条件Ｗｎの項目は、溶接電流Ｉｎ［Ａ］、溶接電圧Ｖｎ［Ｖ］、溶接トーチ１１の溶接速度Ｓｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］、溶接トーチ１１の狙い位置オフセットＸｎ［ｍｍ］、溶接トーチ１１の狙い角度θｎ［ＲＡＤ］の５つであるとする。また、主成分分析において、合成変数Ｕを「Ｕ＝Ａ１×Ｉ＋Ａ２×Ｖ＋Ａ３×Ｓ＋Ａ４×Ｘ＋Ａ５×θ」と定義する。但し、Ａ１〜Ａ５は、重み定数であり、「Ａ１^２＋Ａ２^２＋Ａ３^２＋Ａ４^２＋Ａ５^２＝１」を満たすものとする。

図８は、この場合の第２の信頼度決定処理の流れを例示したフローチャートである。但し、ここでは、新規溶接条件Ｗｉｎが溶接可能限界Ｗｌｉｍの外部の領域３に存在しないことを前提とする。即ち、このフローチャートは、この前提の下、新規溶接条件Ｗｉｎが適切条件限界Ｗａの内部の領域１に存在するか適切条件限界Ｗａの外部の領域２に存在するかを判別して、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎを決定する場合の動作を示したものである。

図示するように、信頼度決定部４３は、まず、実績溶接条件Ｗｎ（ｎ＝１〜Ｎ）から主成分分析により重み定数Ａ１〜Ａ５を決定する（ステップ４２１）。そして、決定した重み定数Ａ１〜Ａ５を用いて、実績溶接条件Ｗｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に対する合成変数Ｕｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を算出する（ステップ４２２）。具体的には、式「Ｕｎ＝Ａ１×Ｉｎ＋Ａ２×Ｖｎ＋Ａ３×Ｓｎ＋Ａ４×Ｘｎ＋Ａ５×θｎ」により、合成変数Ｕｎを算出する（ｎ＝１〜Ｎ）。また、信頼度決定部４３は、合成変数Ｕｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の分散を求める（ステップ４２３）。そして、この分散に応じて、適切条件限界Ｗａの判定に用いる閾値Ｕａを決定する（ステップ４２４）。

その後、信頼度決定部４３は、新規溶接条件Ｗｉｎに対する合成変数Ｕｉｎを算出する（ステップ４２５）。そして、信頼度決定部４３は、この合成変数Ｕｉｎと閾値Ｕａとの大小関係によって、適切条件限界Ｗａを判別する。即ち、信頼度決定部４３は、この合成変数Ｕｉｎの絶対値が、ステップ４２４で決定された閾値Ｕａ（＞０）よりも小さいかどうかを判定する（ステップ４２６）。つまり、不等式「−Ｕａ＜Ｕｉｎ＜Ｕａ」が成り立つかどうかを判定する。

その結果、合成変数Ｕｉｎの絶対値が閾値Ｕａよりも小さいと判定されれば、信頼度決定部４３は、新規溶接条件Ｗｉｎが適切条件限界Ｗａの内部の領域１にあると判定し、領域１に設定された信頼度を、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎに決定する（ステップ４２７）。

一方、合成変数Ｕｉｎの絶対値が閾値Ｕａよりも小さくないと判定されれば、信頼度決定部４３は、新規溶接条件Ｗｉｎが適切条件限界Ｗａの外部の領域２にあると判定し、領域２に設定された信頼度を、新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎに決定する（ステップ４２８）。

尚、このフローチャートでは、設定支援装置４０がステップ４２１〜４２４を実行するようにしたが、これには限らない。重み定数Ａ１〜Ａ５及び閾値Ｕａを事前に計算し、設定支援装置４０に定数として設定しておけば、設定支援装置４０はステップ４２１〜４２４を実行する必要がなくなる。また、このようにすれば、実績溶接条件記憶部４１に実績溶接条件Ｗｎを記憶しておく必要もなくなる。従って、メモリ容量が小さく計算能力の低い安価な溶接ロボットや溶接装置にも本実施の形態は適用可能となる。

また、この第２の信頼度決定処理には、変形例が考えられる。

図９は、この変形例における信頼度Ｒｉｎの決定方法について模式的に示した図である。この図では、図７に示した領域をより細分化し、領域１、領域２、…、領域ｎに分けている。そして、領域１、領域２、…、領域ｎに対してそれぞれ信頼度１、信頼度２、…、信頼度ｎを、「信頼度１＞信頼度２＞…＞信頼度ｎ」となるように設定している。

尚、必ずしもこれには限られないが、図９は、溶接条件の項目の中で、溶接品質への影響が大きいとされる溶接電流Ｉ［Ａ］、溶接速度Ｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］の２項目のみに着目し、Ｉ−Ｓの２次元平面上で信頼度Ｒｉｎを求める例を示している。

この変形例において、信頼度決定部４３は、実績溶接条件Ｗｎ（ｎ＝１〜Ｎ）における溶接電流Ｉｎ及び溶接速度Ｓｎの代表値を最大の信頼度Ｒｍａｘ（＝１００％）とし、溶接可能限界Ｗｌｉｍを最小の信頼度Ｒｍｉｎ（＝０％）とした信頼度マップを作成する。ここで、信頼度マップとは、信頼度が同じ値である点を結んだ線を表した等値線図（コンター図）である。そして、信頼度決定部４３は、新規溶接条件Ｗｉｎにおける溶接電流Ｉｉｎ及び溶接速度Ｓｉｎがこの信頼度マップのどの領域に位置するかをＩ−Ｓ平面から求め、信頼度Ｒｉｎを求める。

次に、設定支援装置４０のハードウェア構成について説明する。図１０は、設定支援装置４０のハードウェア構成例を示す図である。

図示するように、設定支援装置４０は、例えば汎用のＰＣ（Personal Computer）等により実現され、演算手段であるＣＰＵ１０１と、記憶手段であるメインメモリ１０２及び磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）１０３とを備える。ここで、ＣＰＵ１０１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、設定支援装置４０の各機能を実現する。また、メインメモリ１０２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、ＨＤＤ１０３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。

また、設定支援装置４０は、外部との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ１０４と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構１０５と、キーボードやマウス等の入力デバイス１０６と、記憶媒体に対してデータの読み書きを行うためのドライバ１０７とを備える。但し、図１０はハードウェアの構成例に過ぎず、設定支援装置４０は図示の構成に限定されない。

尚、本発明の実施の形態を実現するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することも可能である。

以上述べたように、本実施の形態では、溶接条件の設定又は変更時において、操作者が新規溶接条件Ｗｉｎを入力した際に、過去に設定したことがある実績溶接条件Ｗｎに対する新規溶接条件Ｗｉｎの信頼度Ｒｉｎを、単一数値で表すようにした。これにより、初心者でも、過去の実績に基づく、より信頼性、安定性、再現性の高い溶接条件の設定を行うことが可能となり、条件出しと呼ばれる溶接実験工数も大幅に低減できるようになった。

また、本実施の形態では、溶接条件の設定又は変更時において、操作者が新規溶接条件Ｗｉｎを入力した際に、新規溶接条件Ｗｉｎが溶接可能限界Ｗｌｉｍの範囲内にあるかチェックし、溶接可能限界Ｗｌｉｍの範囲外にあれば、操作者に警告するようにした。これにより、溶接そのものが不可能である又は溶接品質が確保できないといった問題のある溶接条件の設定を未然に防止できるようになった。

例えば、タクトタイム短縮のため、溶接速度を可能な限り速くしたいような場合に、本実施の形態を用いると有効である。溶接速度の上限値を超えているかをチェックできるだけでなく、信頼度Ｒｉｎを見ながら溶接速度及び溶接ワイヤ送給速度（溶接電流）を溶接前に調整し、要求に応えられる溶接条件を簡単に求めることができるからである。

１…溶接ロボットシステム、１０…溶接ロボット、１１…溶接トーチ、２０…ロボット制御盤、３０…教示ペンダント、４０…設定支援装置、４１…実績溶接条件記憶部、４２…入力受付部、４３…信頼度決定部、４４…信頼度出力部

Claims (7)

1. 溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置であって、
   新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付ける受付部と、
   前記受付部による前記新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する当該新規溶接条件の信頼度を表示部に出力する出力部と
   を備え、
   前記出力部は、前記複数の実績溶接条件の代表値と前記新規溶接条件との離れ度合いに応じた前記信頼度を出力し、
   前記離れ度合いは、前記複数の実績溶接条件の代表値と前記新規溶接条件とのマハラノビス距離であることを特徴とする設定支援装置。
2. 溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置であって、
   新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付ける受付部と、
   前記受付部による前記新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する当該新規溶接条件の信頼度を表示部に出力する出力部と
   を備え、
   前記出力部は、前記複数の実績溶接条件に基づき溶接条件を複数の範囲に分けて各範囲に前記信頼度を設定し、前記複数の範囲のうち前記新規溶接条件を含む範囲に設定された前記信頼度を出力することを特徴とする設定支援装置。
3. 前記複数の範囲は、前記複数の実績溶接条件の各実績溶接条件に含まれる複数の項目の値の加重合計に応じて決定されることを特徴とする請求項２に記載の設定支援装置。
4. 溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援方法であって、
   新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付けるステップと、
   前記新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する当該新規溶接条件の信頼度を出力するステップと
   を含み、
   前記出力するステップは、前記複数の実績溶接条件の代表値と前記新規溶接条件との離れ度合いに応じた前記信頼度を出力し、
   前記離れ度合いは、前記複数の実績溶接条件の代表値と前記新規溶接条件とのマハラノビス距離であることを特徴とする設定支援方法。
5. 溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援方法であって、
   新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付けるステップと、
   前記新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する当該新規溶接条件の信頼度を出力するステップと
   を含み、
   前記出力するステップは、前記複数の実績溶接条件に基づき溶接条件を複数の範囲に分けて各範囲に前記信頼度を設定し、前記複数の範囲のうち前記新規溶接条件を含む範囲に設定された前記信頼度を出力することを特徴とする設定支援方法。
6. 溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置として、コンピュータを機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付ける受付部と、
   前記受付部による前記新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する当該新規溶接条件の信頼度を表示部に出力する出力部と
   して機能させ、
   前記出力部は、前記複数の実績溶接条件の代表値と前記新規溶接条件との離れ度合いに応じた前記信頼度を出力し、
   前記離れ度合いは、前記複数の実績溶接条件の代表値と前記新規溶接条件とのマハラノビス距離であることを特徴とするプログラム。
7. 溶接を行う際の条件である溶接条件の設定支援装置として、コンピュータを機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   新規の溶接条件である新規溶接条件の指定を受け付ける受付部と、
   前記受付部による前記新規溶接条件の指定の受け付けに応じて、過去に用いられた実績のある溶接条件である複数の実績溶接条件に対する当該新規溶接条件の信頼度を表示部に出力する出力部と
   して機能させ、
   前記出力部は、前記複数の実績溶接条件に基づき溶接条件を複数の範囲に分けて各範囲に前記信頼度を設定し、前記複数の範囲のうち前記新規溶接条件を含む範囲に設定された前記信頼度を出力することを特徴とするプログラム。

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