JP6636284B2 - アーク溶接品質判定システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施の形態に係るアーク溶接品質判定システムを備えた溶接ロボットシステム1の概略構成の一例を表したものである。図2は、図1の溶接ロボットシステム1の、学習モードにおける機能ブロックの一例を表したものである。溶接ロボットシステム1は、学習モードおよび異常判定モードの、2つのモードを備えている。
溶接ロボットシステム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にアーク溶接を行うものである。溶接ロボットシステム1は、マニピュレータ10と、ロボット制御装置20と、ティーチペンダント30と、溶接機40とを備えている。ロボット制御装置20、ティーチペンダント30および溶接機40からなるシステムが、本発明の「アーク溶接品質判定システム」の一具体例に相当する。なお、ロボット制御装置20およびティーチペンダント30は、互いに一体に構成されていてもよいし、図1に示したように互いに別体で構成されていてもよい。
マニピュレータ10は、ロボット制御装置20、ティーチペンダント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。マニピュレータ10は、フロア等に固定されるベース部材11と、ベース部材11上に設けられた多関節アーム部12と、多関節アーム部12の先端に連結された溶接トーチ13と、多関節アーム部12等に固定されたワイヤ送給装置14と、作業台15とを有している。
図3は、ロボット制御装置20の概略構成の一例を表したものである。ロボット制御装置20は、ティーチペンダント30からの指示に従って多関節アーム部12および溶接機40を制御するものである。ロボット制御装置20は、さらに、溶接ワイヤ15の先端とワークWとの間にアークを発生させることにより形成される溶接ビードの品質を判定するようにもなっている。ロボット制御装置20は、制御部21と、サーボ制御部22と、通信部23と、記憶部24とを有している。以下では、記憶部24、サーボ制御部22、通信部23、制御部21の順に説明する。制御部21が、本発明の「設定部」、「判定部」の一具体例に相当する。
Pupper(x)=Pmax(x)+K+L|Δμx|
Δμx=(μx−μx−1)/(tx−tx−1)
Plower(x)=Pmin(x)−K−L|Δμx|
図9は、ティーチペンダント30の概略構成の一例を表したものである。ティーチペンダント30は、作業者がマニピュレータ10の動作を教示するものである。ティーチペンダント30は、例えば、制御部31、表示部32、入力部33、通信部34および記憶部35を有している。
図10は、溶接機40の概略構成の一例を表したものである。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等を緻密に制御することにより、溶接ワイヤ15の先端とワークWとの間にアークを発生させるものである。溶接機40は、制御部41、通信部42、溶接制御部43、溶接電源44、電流・電圧計測部45および記憶部46を有している。
次に、学習モードにおける動作手順について説明する。以下では、施行履歴蓄積について説明を行った後に、閾値生成について説明を行う。
まずは、学習モードにおける施行履歴蓄積について説明する。ティーチペンダント30において、ユーザが、例えば、再生モードを選択し、さらに、学習モードを選択する。すると、ティーチペンダント30の制御部31は、教示プログラム35Aに従って、学習モードの起動指令を含む作業指令を生成し、ロボット制御装置20に出力する。ロボット制御装置20の制御部21は、ティーチペンダント30から、学習モードの起動指令を含む作業指令が入力されると、作業プログラム22Bおよびアーク溶接品質判定プログラム22Cを読み出す。制御部21は、作業プログラム22Bおよびアーク溶接品質判定プログラム22Cから読み出した内容と、記憶部24の設定ファイル22Dから読み出した各種設定値とに基づいて、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、生成し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。
次に、学習モードにおける閾値生成について説明する。制御部21は、溶接区間WSの終了回数が所定の回数(N回)に達したことを検知した場合には、特定の物理量の複数の(N個の)計測値P1〜PNを、母集団として記憶部24の計測ファイル22Eから取得する。制御部21は、記憶部24の計測ファイル22Eから取得した特定の物理量のN個の計測値P1〜PN(1≦i≦N)を母集団としたときに、その母集団において、時刻tx(1≦x≦X)ごとに、時刻txにおけるN個の計測値Px(1)〜Px(N)の最大値Pmax(x)に基づいて、時刻txにおける上限値Pupper(x)を設定する。制御部21は、さらに、上記母集団において、時刻txごとに、時刻txにおけるN個の計測値Px(1)〜Px(N)の最小値Pmin(x)に基づいて、時刻txにおける下限値Plower(x)を設定する。制御部21は、例えば、上述した具体的な方法によって、時刻txにおける上限値Pupper(x)および下限値Plower(x)を設定する。
次に、異常判定モードにおける構成について説明する。
次に、図11を参照して、溶接ロボットシステム1におけるアーク溶接品質判定手順について説明する。
次に、溶接ロボットシステム1におけるアーク溶接品質判定システムの効果について説明する。
以下に、上記実施の形態の溶接ロボットシステム1の変形例について説明する。なお、以下では、上記実施の形態と共通の構成要素に対しては、上記実施の形態で付されていた符号と同一の符号が付される。また、上記実施の形態と異なる構成要素の説明を主に行い、上記実施の形態と共通の構成要素の説明については、適宜、省略するものとする。
上記実施の形態では、サンプリング周期Δtで規定される時刻tx(1≦x≦X)ごとに、上限値Pupper(x)および下限値Plower(x)が設定されていた。しかし、上記実施の形態において、サンプリング周期Δtとは異なる周期で規定される時刻tx(1≦x≦X)ごとに、上限値Pupper(x)および下限値Plower(x)が設定されてもよい。
上記実施の形態では、設定ファイル22Dには、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が記述されていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、設定ファイル22Dに、さらに、上述のワイヤ送給負荷Ldおよびパルス周波数fpのそれぞれの設定値が記述されていてもよい。このとき、計測ファイル22Eには、ワイヤ送給負荷Ldおよびパルス周波数fpの計測値が記述される。ワイヤ送給負荷Ldは、ワイヤ送給装置14のモータ電流から算出される物理量である。パルス周波数fpは、パルス溶接法による溶接中の1秒当たりのパルス数である。本変形例Bでは、溶接不良の判定に用いる計測値として、ワイヤ送給負荷Ldまたはパルス周波数fpが用いられるので、定常時以外の溶接状態であっても、溶接不良の判定をすることができる。また、本変形例Bでは、ワイヤ送給負荷Ldまたはパルス周波数fpを計測する計測部が設けられており、その計測部によって計測された値が、溶接不良の判定に用いられるので、定常時以外の溶接状態であっても、溶接不良の判定をすることができる。
上記実施の形態では、閾値ファイル22Fがロボット制御装置20の記憶部24内に格納されていた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、閾値ファイル22Fが、例えば、ロボット制御装置20とネットワークで接続された別のハードディスク等の記憶部内に格納されていてもよい。ただし、この場合には、ロボット制御装置20は、ネットワークで接続された別のハードディスク等の記憶部内に閾値ファイル22Fを格納したり、ネットワークで接続された別のハードディスク等の記憶部内から閾値ファイル22Fを読み出したりするようになっている。
上記実施の形態では、制御部21は、溶接区間WSの終了回数が所定の回数(N回)に達したことを検知すると、時刻txにおける上限値Pupper(x)および下限値Plower(x)を生成していた。しかし、上記実施の形態およびその変形例において、溶接区間WSの終了回数が所定の回数(N回)に達したときに、ユーザが、ロボット制御装置20(制御部21)に対して、時刻txにおける上限値Pupper(x)および下限値Plower(x)の生成を指示してもよい。
Claims (6)
- 共通の溶接条件設定下で溶接が繰り返し行われたときに得られた複数の第1の計測値を母集団としたときに、前記母集団において、第1の時刻ごとに、前記第1の時刻または前記第1の時刻を含む複数の時刻における最大値に基づいて前記第1の時刻における上限値を設定し、前記第1の時刻または前記第1の時刻を含む複数の時刻における最小値に基づいて前記第1の時刻における下限値を設定する設定部と、
前記溶接条件設定下で溶接時に得られた第2の計測値が前記上限値と前記下限値との範囲にあるときは溶接不良無しと判定し、前記第2の計測値が前記範囲外にあるときは溶接不良ありと判定する判定部と
を備えた
アーク溶接品質判定システム。 - 共通の溶接条件設定下で溶接が繰り返し行われたときに得られた複数の第1の計測値を母集団としたときに、前記母集団において、第1の時刻ごとに、前記第1の時刻または前記第1の時刻を含む複数の時刻における標準偏差に基づいて前記第1の時刻における上限値および下限値を設定する設定部と、
前記溶接条件設定下で溶接時に得られた第2の計測値が前記上限値と前記下限値との範囲にあるときは溶接不良無しと判定し、前記第2の計測値が前記範囲外にあるときは溶接不良ありと判定する判定部と
を備えた
アーク溶接品質判定システム。 - 前記設定部は、前記母集団において、前記第1の時刻ごとに、前記第1の時刻における平均値に、前記第1の時刻または前記第1の時刻を含む複数の時刻における標準偏差の正の整数倍を加えた値を、前記第1の時刻における上限値に設定し、
前記設定部は、前記母集団において、前記第1の時刻ごとに、前記第1の時刻における平均値から、前記第1の時刻または前記第1の時刻を含む複数の時刻における標準偏差の正の整数倍を引いた値を、前記第1の時刻における下限値に設定する
請求項2に記載のアーク溶接品質判定システム。 - 複数の前記計測値は、溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度、溶接速度、ワイヤ送給負荷、短絡周波数、または、パルス周波数である
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のアーク溶接品質判定システム。 - 前記溶接電流、前記溶接電圧、前記ワイヤ送給速度、前記溶接速度、前記ワイヤ送給負荷、前記短絡周波数、または、前記パルス周波数を計測する計測部をさらに備えた
請求項4に記載のアーク溶接品質判定システム。 - 前記第2の計測値と溶接距離との関係を、前記上限値および前記下限値とともにグラフィック表示する表示部をさらに備えた
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のアーク溶接品質判定システム。
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