JPH0747209B2

JPH0747209B2 - 溶接条件自動設定装置

Info

Publication number: JPH0747209B2
Application number: JP62266321A
Authority: JP
Inventors: 富夫桔梗原; 信一猿楽; 次男宇田川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH01113174A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は自動溶接装置に係り、特に各種の条件を自動的
に設定するのに好適な溶接条件自動設定装置に関する。

〔従来の技術〕

溶接技術は比較的新しい技術である。CO₂溶接、MAG溶接
等、近年は自動化に適した溶接法が数多く開発されてい
る。パワートランジスタやインバータ技術等、パワーエ
レクトロニクスの発達は、パルス溶接やインバータ溶接
等、高品質、高能率の溶接を可能としてきた。

しかし、溶接現象そのものは非常に複雑な物理現象であ
り、そのすべてを解明するようなアルゴリズムはまだ得
られていない。実際に溶接を行なって所望の品質を得る
には、数多くの要因を考慮し、そのすべてを最適に持っ
て行く必要がある、現在、「溶接便覧」など、一般的な
標準条件に記した書物が出回っているが、これは溶接条
件が固定的である。そのため、溶接作業の初心者がこれ
を用いて、溶接条件を最適に決定するのは不可能に近
い。従って、現状では、溶接条件の自動化を行なう場合
にも、溶接専門家がその経験を生かし、各種の条件を決
定している。

さらに、溶接作業は、その生産目的物により要求される
項目が異なる。例えば、発電用のタービン等のフィンの
溶接では品質が重要視される。一方、自動車等の溶接で
はタクトタイム（溶接効率）が重要視される。この為、
溶接専門家はその生産現場に合わせた溶接条件を選び出
すようにしているが、この溶接条件は「溶接便覧」に記
載されている条件とは掛け離れていることも多い。

溶接条件の自動設定に関する従来技術としては、溶接学
会論文Vo14,No1,1986年「CO2アーク溶接による下向すみ
肉溶接条件設定プログラム」がある。これは、溶接条件
をある範囲に限って自動的に求めるアルゴリズムが紹介
されている。

また、入力するパラメータを減じようとした例では、特
開昭61−27180号が挙げられる。

更に、多数の溶接パラメータのうちで、溶接断面積と溶
接電流、及び溶接速度だけについて注目し、その関係を
使って溶接条件の入力を軽減したものでは特開昭59−15
9272号が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶接条件の設定を自動化するためには、次のような点を
考慮する必要がある。先ず、新しい溶接法に柔軟に対処
できることである。次に、一般式により条件を決定する
だけでなく、経験則の取り入れが可能なことである。更
に、様々な溶接ニーズに対し、その対応が可能なことで
ある。

しかしながら、従来のものは、これらの点については考
慮されていないため、新しい溶接法に対しては、最初か
ら作り直さなければならず、経験的なデータや、規則を
導入できないなどの問題点があった。

本発明の目的は新しい溶接法に柔軟に対処でき、経験則
を入力することが可能で、様々な溶接ニーズに対処でき
る溶接条件自動設定装置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、溶接条件を決定する手順を記憶する記憶
部と、各溶接法に固有のデータ、数式等を記憶する記憶
部とを分離した形で装置内に記憶格納することにより達
成される。

すなわち、本発明の特徴とするところは、溶接条件を決
定する予め定めた複数のパラメータを記憶するパラメー
タ記憶部と、当該複数のパラメータのうち少なくとも任
意の一つのパラメータを入力する入力部と、当該入力部
から入力した任意のパラメータを前記パラメータ記憶部
の対応する記憶位置に記憶格納するパラメータ記憶手段
と、前記複数のパラメータの各パラメータ間における関
係条件を記憶した相関条件記憶部と、前記各パラメータ
記憶部の内容を判定し、既に決定しているパラメータ記
憶部の内容から、前記相関条件記憶部の関係条件に基づ
いて他のパラメータの値を決定出力するパラメータ決定
手段と、当該パラメータ決定手段からの決定出力を対応
するパラメータ記憶部に記憶するパラメータ記憶格納手
段とを具備し、さらに、前記パラメータ決定手段は溶接
パラメータ決定手順記憶手段と溶接パラメータ決定手順
使用手段とを含み、前記溶接パラメータ決定手順記憶手
段には複数のプロダクションルールが記憶され、前記溶
接パラメータ決定手順使用手段は前記相関条件記憶部の
記憶内容に応じて、当該溶接パラメータ決定手順使用手
段内のプロダクションルールを選択し、同時に選択され
た１つのプロダクションルールを実行し、他のパラメー
タの値を決定するように構成されていることを特徴とす
る溶接条件自動設定装置にある。

〔作用〕

上記のようにすれば、溶接条件の自動設定に当たり、入
力部から溶接条件を決定するいくつかのパラメータを入
力すると、パラメータ記憶手段はこれをパラメータ記憶
部に記憶する。相関条件記憶部はパラメータ間における
関係条件を記憶している。パラメータ決定手段はパラメ
ータ記憶部の内容を読み出し、相関条件記憶部の関係条
件に基づいて他のパラメータの値を決定出力する。そし
て、パラメータ記憶格納手段はこの決定されたパラメー
タをパラメータ記憶部に記憶格納する。

パラメータを決定する手順はパラメータ決定手段に含ま
れる溶接パラメータ決定手順記憶手段と溶接パラメータ
決定手順使用手段が受け持ち、パラメータを決定するに
際に必要な各種データは相関関係記憶部が記憶する。こ
のように、手順とデータとを分離することにより、各々
は独立性の高い知識として記憶でき、その記憶内容の部
分的な追加、修正、削除が容易に可能となる。

したがって、新しい溶接法に柔軟に対処でき、経験則を
入力することが可能で、様々な溶接ニーズに対処できる
溶接条件自動設定装置を得ることができる。

〔実施例〕

以下、図に示す本発明の一実施例について説明する。

第２図は本実施例の全体構成図である。本実施例では６
軸のロボットを用いて、本発明を実現している。１はロ
ボット本体であり、旋回軸、上腕軸、前腕軸、曲げ軸、
ふり軸、ひねり軸の６軸構成で、各軸は各々、サーボモ
ータで駆動される。ロボット本体１の手先には、溶接ト
ーチ５が取り付けてある。10はワイヤ送給装置であり、
ワイヤ６をトーチ５に供給している。３はロボット制御
装置であり、その上面にはCRT表示装置と操作盤を備え
てある。操作盤には各種のキーを設けてあり、CRT表示
装置とキーにより、対話的な入力を可能としてある。４
はティーチングボックスであり、ロボットに教示を行な
う際に用いる。このティーチングボックス４の表面には
ロボット本体１の各軸を手動動作させるための釦と、ロ
ボット制御装置３にロボット本体１の現在の位置姿勢を
取り込ませるための教示釦等を備えてある。２は溶接機
であり、ロボット制御装置３からの信号で、溶接用の電
圧、電流を発生し、またワイヤ送給装置10はワイヤ送給
速度指令を発生する。９は溶接用シールドガスのガスボ
ンベである。８は被溶接物（ワーク）であり、７はこの
被溶接物を載置する台である。

第３図はロボット制御装置３の内部の制御ブロック図で
ある。この図において、21は第１の処理装置（以下、CP
U−Ａと称する。）、26は第２の処理装置（以下、CPU−
Ｂと称する。）であり、この２つの処理装置（以下、CP
Uと称する。）により、すべての処理が実行される。CPU
−A21は主にロボット１の動作制御を行う。CPU−A21
は、第１のバスアビタ（以下、バスアビタ−Ａと称す
る。）25を介して、第１のローカルバス（以下、ローカ
ルバスＡと称する。）31と、共通バス33に接続してあ
る。第１のRAM（以下、RAM−Ａと称する。）は、ローカ
ルバスA31に接続してあり、CPU−A21の処理手順を記憶
したプログラムを格納してある。また、RAM−A22はCPU
−A21の演算用のワークエリアとしても用いられる。23
はサーボ制御部であり、CPU−A21より各軸の動作目標値
をうけとり、モータ駆動アンプ部24に指令を出力する。
モータ駆動アンプ部24は各モータを駆動する電流、電圧
を発生し、各モータM1,M2,M3,M4,M5,M6を駆動する。モ
ータM1は旋回、モータM2は上腕、モータM3は前腕、モー
タM4は曲げ、モータM5はふり、モータM6はひねり用のモ
ータであり、ロボット本体１に取付けてある。

CPU−B26は、人間とのインターフェースや、本発明の主
要部を成す処理を実行する。CPU−B26は、第２のバスア
ビタ（以下、バスアビタ−Ｂと称する。）30を介して、
第２のローカルバス（以下、ローカルバスＢと称す
る。）32と、共通バス33に接続してある。第２のRAM
（以下、RAM−Ｂと称する。）27は、CPU−B26の処理手
順を記憶したプログラムを格納し、さらに、CPU−B26の
演算等のワークエリアとしても使用する。28は知識用RA
Mであり、後述するルール、データ等主要な部分を記憶
する。

29は共通用LSIであり、CPU−B26はこの通信用LSIを介し
て、マンマシンインターフェース用の各種装置を制御す
る。40はCRTコントローラであり、通信用LSI29より送ら
れて来た表示情報を、CRT表示装置41上に表示す。42は
操作盤であり、キーボード用のキーとモード切替スイッ
チ、ロボットの起動停止等のスイッチを備えている。操
作盤42からの入力は通信用LSI29を介して、CPU−B26に
送られる。４はティーチングボックスであり、ロボット
１にその動作を教示する際に使用する。共通バス33はCP
U−A21からも、CPU−B26からもアクセス可能である。こ
の場合、同時にアクセスするのをさける為、バスアビタ
25,30が使用される。34はROMであり、これには電源立上
げ時の処理を実行するプログラムが記述してある。35は
共通RAMであり、CPU−A21とCPU−B26に共通なデータを
記憶する。例えば、ロボット１の教示データや、決定さ
れた溶接条件データのうち、ロボット１が溶接作業を実
行するのに必要なデータがこれに相当する。さらに、CP
U−A21とCPU−B26が情報を交換する際も、このRAM35を
介して行う。36はバブルメモリであり、電源を切った
時、失なわれては困る情報、情報プログラム、溶接用の
知識情報等が格納してある。電源ON時には、初期化処理
において、各CPU21,26によって、バブルメモリ36の内容
は、必要なRAM（RAM−A22、RAM−B27、知識用RAM28、共
通RAM35）上に転送され、使用される。37は溶接機イン
ターフェースであり、第２図に示す溶接機２と信号のや
りとりを行う。

第１図は、本実施例の情報の関連を示す情報関連図であ
る。60は知識ベースであり、バブルメモリ36中に格納し
てある。68は知識ベースローダであり、ロボット１の立
上げ時に、バブルメモリ36から知識用RAM28に、データ
ベース61とルールベース63とに分けて、データをローデ
ィングする。データベース61には、溶接条件パラメータ
間の相関関係がテーブルと式の形式で記述された情報
が、溶接施行の固定条件（シールドガス、ワイヤ径、ワ
ーク材質など一度設定したら、ほとんど変わらないも
の。）毎に格納してある。ルールベース63には、「IF
条件 THEM 行動」の形式で、どのような場合に、どの
データベースを使用すればよいかの規則の集まりが情報
として格納してある。67はマンマシン処理部で、溶接条
件パラメータの入出力は、これを介して実行される。64
はワーキングメモリであり、入力されたパラメータや、
決定の過程で使用する変数などを一時的に記憶する。65
はロボットの条件テーブルであり、この中に決定した条
件を格納する。70はロボット制御部であり、条件テーブ
ル65中の溶接条件や位置情報をもとに、ロボット１の制
御を実行する。

63はパラメータ決定部であり、設定装置全体を制御す
る。これについて、以上詳しく説明する。

第４図は、パラメータ決定部66の処理を示すフローチャ
ートである。これと第１図を用いて、本実施例の動作原
理について説明する。

ロボットの教示作業時、ワークの条件（継手、板厚
等）、溶接条件パラメータ（電流等）、条件番号（条件
テーブの識別子）が操作盤42から入力されると、パラメ
ータ決定部66はステップ4aでマンマシン処理部67を介し
てデータを取り込み、これをステップ4bでワーキングメ
モリ64に格納する。次に、パラメータ決定部66では、ス
テップ4cでルールベース63中のルールのIF部と、ワーキ
ングメモリ64の状態との照合を行ない、ステップ4dで照
合がとれたルールがあれば、ステップ4eでそのTEHN部を
実行する。これを交互に繰り返すことによって、決定の
処理を進めていく。THEN部には、データベース61（テー
ブル、関係式）の使い方が記述してあり、これに基づい
て、既知のパラメータから未知のパラメータを決定す
る。決定された結果は、ステップ4fでワーキングメモリ
64に書き込む。

ステップ4cで、複数のルールと照合がとれることがあ
る。その場合には、どのルールを起動するかによって結
果が異なることがある。そこで、本実施例では、最も厳
しい前提条件を持つルールを優先して処理することとし
てある。すなわち、IF部は、筋のAND条件で記述してあ
り、筋の多いルールを優先する。

このようにして、ルールを解釈実行し、ワーキングメモ
リ64の記憶内容を更新する処理を、ステップ4gですべて
の条件パラメータが出揃うまで繰り返す。そして、すべ
ての条件パラメータが決定されると、これはステップ4h
でマンマシン処理部67を介して、CRT表示装置41に表示
するとともに、条件テーブル65に記憶格納する。

ロボット１は、プレイバック時、条件テーブル65からデ
ータを読み取り、実際の溶接作業を実行する。

なお、以上のことから明らかなように、データベース61
は相関条件記憶部を構成し、パラメータ決定部66とルー
ルベース63とはパラメータ決定手段を構成し、ワーキン
グメモリはパラメータ記憶部を構成する。

次に、第５図、第６図、第７図を用い、具体的な例をあ
げて決定の過程を説明する。ここで、第５図はワーキン
グメモリ64の記憶内容の例を図解して示した遷移図、第
６図はルールベース63に記憶した各ルールの例を図解し
て示した図、第７図はデータベース61に記憶したテーブ
ル、数式の例を図解して示した図である。

今、ロボット１のティーチ時に、ワーク条件として、水
平すみ肉、板厚＝2.0〔mm〕、溶接条件のうち、わかっ
ているものとして速度＝200〔cm/min〕が入力されたも
のとする。また、固定条件（MAG溶接、ワイヤ1.2φ、材
質＝軟鋼）については事前に登録されているものとす
る。また、決定する溶接条件パラメータは、簡単のた
め、電流、電圧、速度の３つとする。

まず、入力されたデータは、パラメータ決定部66がワー
キングメモリ64に第５図（ａ）のような形式でセットさ
れる。そして、これによりパラメータ設定の処理を開始
する。パラメータ決定部66は、ルールベース63中のルー
ルのIF部と、ワーキングメモリ64中のパラメータの内容
との照合をルール１からルールｎまで実行する。する
と、第６図のルール１のIF部が成立する。ルールｎまで
照合を行い、成立したのがルール１だけだったとする
と。ルール１のTHEN部を実行する。以後、簡単のため複
数のルールが同時に成立する場合は考えないものとす
る。THEN部に記憶してあるテーブルや式は、第７図のよ
うに固定条件と継手形状毎にデータベース61中に格納し
てある。ルール１のTHEN部を実行すると、第７図のテー
ブル２を参照し、脚長＝2.5〔mm〕が決定され、ワーキ
ングメモリ64に第５図（ｂ）のように書き込まれる。

ここで、テーブル中に該当する値がない場合は、脚長を
その前後の一番近い値から線形補間演算によって求め
る。

次に、パラメータ決定部66では、また、ルール１からル
ールｎまでのIF照合を行う。すると、第６図のルール３
のIF部が成立し、第７図に示す決算式１から、ビード断
面積が決定され、第５図（Ｃ）のようにワーキングメモ
リ64中に書きこまれる。

同様にして、ルールのIF部の照合とTHEN部の実行を繰り
返すと、最終的に第５図（ｅ）状態に到達する。する
と、次に第６図のルール５のIF部が成立し、THEN部が実
行され、決定処理は終了する。

条件パラメータが全部出揃うと、パラメータ決定部66
は、ワーキングメモリ64の内容を対応する条件番号の条
件テーブル65に格納する。

以上のようにして、ワーク条件と速度が入力された場合
に、他のパラメータである電流、電圧が決定される。

以上は、例として、溶接条件として速度が入力された場
合の各パラメータの決定の過程を説明したが、ワーク条
件だけでも、また、電流や電圧だけでも、あるいは、組
み合せて与えられた場合でも、同様にして、決定するこ
とができる。

さらにこの例は、説明の簡略化のため、溶接条件として
電流、電圧、速度を示したが、ルールベース63とデータ
ベース61を追加することによって、容易にパラメータを
増やすことができる。

以上実施例のようにすれば、データベース61中には、あ
らかじめ、実験や文献等から得られたデータを、格納し
ておく。ルールベース63中には、例えば、「IF」電流が
わかっているTHEN電流−電圧テーブルを引いて、電圧を
決定する」といった、データベースの使用方法に関する
規則が格納される。そして、入力された溶接条件パラメ
ータをもとに、ルールベース63中のルール文の照合を行
い、ルールの前提条件「IF部」が成立しているものに対
し、その行動部「THEN部」の内容を解釈し、実行する処
理を繰り返すことにより、他の溶接条件パラメータを決
定することができる。また、溶接条件パラメータを増や
す場合には、そのパラメータに関するデータをデータベ
ース61に追加し、その使用方法に関するルールをルール
ベース63に追加するだけで、容易に機能の拡張を図るこ
とができる。

したがって、従来、溶接の非熟練者には、困難であった
溶接の作業条件の決定が容易に行えるようになる。内部
の構成的には、単純なデータベースの検索方式に較べ、
溶接条件パラメータの拡張やパラメータ間の相関関係に
ついての記述の変更（例えば、溶接機が変わり、電流と
電圧の関係が変わった）などに容易に対応することがで
きる。また、ハードウェア的にもメモリの容量が、デー
タベースの検索方式に較べ、少なくて済む。

第８図は改良された他の実施例を示す。情報関連図であ
り、第１図と対応し、同符号部分は同部分を示す。な
お、全体構成は第２図と同様である。60は知識ベース記
憶部であり、ファイルの形でバブルメモリ36内に格納し
てある。61はテーブル記憶部（データベース）であり、
溶接パラメータ間の関係を記憶したテーブルや、関係式
などを記憶格納する。62はフレーム記憶部であり、溶接
の条件を階層化した形で記憶する。63はルール（規則）
記憶部であり、パラメータの自動設定手段や、経験的な
規則が、「IF〜THEN〜」のプロダクションルールの形で
記憶格納してある。テーブル61、フレーム62、ルール63
は知識ベース60を知識ベースローダ68がバブルメモリ60
からロードして、第３図に示す知識用RAM28上に展開す
る。64はワーキングメモリであり、中間的な設定値や推
定値などを一時的に記憶格納する。65は条件テーブルで
あり、第３図に示す共通RAM35上に配置する。フレーム
記憶部62において決定された条件データは、ロボット１
が溶接を行なうのに必要なデータのみがワーキングメモ
リ64上に転送され、ロボットが使用しやすい形に整理さ
れた後、条件テーブル65に送られる。66はパラメータ決
定部である推論エンジンであり、ルール記憶部63の内容
を具体的に解釈、実行する。67は、マンマシン処理部で
あり、第３図に示す通信用LSI29を制御して、CRT表示装
置41への表示、操作盤42上のキー入力の処理を実行す
る。69はエディタであり、知識ベース60の編集（追加、
修正、削除）を実行する。

70は第３図に示すCPU−A21で実行されるロボット制御部
を表しており、本実施例により得られた溶接条件を用い
て、実際にロボット１により溶接作業を実行する。

なお、以上のことから明らかなように、この実施例にお
いて、テーブル61は固有溶接関係記憶手段を構成し、フ
レーム62は溶接パラメータ設定対象記憶手段を構成す
る。さらに、これらテーブル61とフレーム62とは相関条
件記憶部を構成する。また、ルール記憶部63は溶接パラ
メータ決定手順記憶手段を構成し、推論エンジン66は溶
接パラメータ決定手順使用手段を構成する。さらに、ル
ール記憶部63と推論エンジン66はパラメータ決定手段を
構成する。

次に、第９図〜第24図を参照してその処理動作について
説明する。

第９図は全体の処理フローである。システムの電源が投
入されると、必要なプログラムが各CPUにバブルメモリ3
6はローデングされた後、CPU−B26はこの処理を開始す
る。まず、ステップ9aで、ロボット１のモードをチェッ
クする。このモードには、編集、教示、再生の３つがあ
り、これは操作盤42上のキースイッチにより指定され
る。

モードが編集の場合、ステップ9bで知識ベース60の編集
処理を実行する。ここで、知識ベース60の３つの要素、
すなわちルール、フレーム、テーブルの各々について、
追加、修正、削除の編集処理を行うことができる。

モードが教示の場合、ステップ9dで教示状態を操作者に
問合せる。教示が溶接条件の教示の場合、ステップ9eで
条件自動設定処理を実行する。点列教示の場合には、ス
テップ9fでロボット１の教示処理を実行する。これは、
第２図に示すティーチングボックス４を用いて、ロボッ
ト１を実際に動かし、溶接すべき軌跡をロボット１に教
える処理である。

モードが再生の場合、ステップ9cでロボット１の再生処
理を実行する。これは、ステップ9fで教示した軌跡に沿
ってロボット１を作動し、ステップ9aで設定された溶接
条件に基づいて、実際に溶接を行う。

ステップ9b,9c,9e,9fの処理が終了すると、ステップ9a
から処理を繰り返す。そして、電源がOFFになるまで、
以上の処理を実行し続ける。

次に、ステップ9eの条件自動設定処理について詳しく説
明する。

まず、条件自動設定で用いられる知識ベースについて説
明する。知識ベース60には、ルール（規則）、フレー
ム、テーブルの３つがある。これら各々は、知識ベース
60の基本単位であるユニットで構成する。

第10図のこのユニットの構成を図解して示す。すなわ
ち、ユニット77は１つのデータの集まりである。ユニッ
ト77は次に示すように、ユニット名と変数名とを備え
る。ユニット名はユニットの名前を示す。変数名は、内
容又は値をもっている。変数には、ポインタ名、条件名
などがある。変数がポインタ名の場合は、他のユニット
78,79のユニット名が値となり、これは他のユニット78,
79との関係を示す。変数が条件名の場合は値を記憶す
る。

第11図はルール（規則）63の構成を図解して示してあ
る。

図中の各ブロックはユニットである。ここで、ブロック
80はルールの最上位ユニットであり、現在どのようなル
ール群があるかを、ポインタとして記憶している。ルー
ル群とは、ひとまとまりの作業（例えば、条件設定）の
実行の為に使用される一群のルールのまとまりである。

ブロック81は条件設定用ルール群であり、ポインタとし
て具体的なルール名を記憶する。ブロック82はパラメー
タチェック用ルール群であり、同様にルール名を記憶し
ている。ブロック83は、実際の条件設定用ルールであ
る。ブロック84は、実際のチエック用ルールである。

第12図は、ルールの一般形を図解して示してある。ルー
ルは、ユニット名としてルール号を備え、「INSTANCE−
OF」というポインタ名で、当該ルールが属するルール群
名を記録登録する。「登録」という記憶部には、当該ル
ールが登録された期日（又は、いちばん最近修正された
期日）が記してある。「IF」という記憶部にはこのルー
ルが実行される為の条件が、また「THEN」という記憶部
には、このルールの実行内容が記憶してある。

第13図は、具体的なルールの一例を図解して示してあ
る。このルールは条件設定用のルールで、ルール番号が
「３」であることが分る。「登録」の所を見ると「′87
6/6」に登録されたことがわかる。「IF」で示された条
件部には、板厚が既知で、脚長が未知、または変更可の
時、このルールが実行される（以下、これを「発火」す
ると呼ぶ。）ことを示している。「THEN」では、板厚脚
長という関係を用いて、板厚から脚長を決めるという動
作を実行し、脚長を変更不可にするという動作を行うこ
とを表している。このように、ルールは従来のフローチ
ャートで表される手続きに比べ、１つ、１つのルールが
独立しており、比較的人間になじみやすい構成としてあ
る。

第14図は、フレームの構成を図解して示してある。ルー
ルが条件を決定したりする筋道を表わしていたのに対
し、フレームはその条件を決定する対象となる。フレー
ムは数々の溶接法に対応可能なように溶接法を決定する
要因ごとに階層化してある。

図中の各ブロックはユニットである。ユニット85は最上
位フレームであり、下位に属するものがフレームである
ことを表している。ユニット86はシールドガスを表して
いる階層のフレームである。ユニット86はMAGガスを表
しており、下位フレームはMAGガスを使った溶接である
ことを示している。ユニット87はワイヤの種類を表して
いる階層である。ユニット87自身は、ワイヤ径1.2〔m
m〕のものを示し、下位のフレームは1.2〔mm〕のワイヤ
を用いることを表している。ユニット90も同じ、1.2〔m
m〕のワイヤを示すフレームであるが、上位フレームが
異る為、ユニット87はMAGガスで1.2〔mm〕をユニット90
はCO₂ガスで1.2〔mm〕を使用することになる。ユニット
88は継手形状を表している階層である。ユニット88自身
は、隅肉を示している。ユニット89は具体的な個々の溶
接条件を格納するフレームである。各フレームは当該フ
レームが属している上位フレームによって、溶接法と、
溶接対象の概略が決定されている。この例では、５つの
階層構造にしているが、溶接記などの階層を新たにふや
すことも容易に可能である。

第15図は、第14図のフレーム87の記憶内容を図解して示
したものである。ここで、このフレームの名称は、「MA
G12」である。「Ａ−KIND−OF」で上位フレームが「MA
G」であることを表し、「PARENTS−OF」で下位に「MAG1
2隅肉」、「MAG12重ね」等のフレームを持っていること
を表している。このような中間階層を持つ効果は、溶接
法を決定する要因のうち、あるものがわかれば、それに
よって溶接パラメータのいくつかのものの間の関係が決
定できることがある。この場合、「ガス」が「MAG」で
「ワイヤ径」は1.2〔mm〕であることが決っているの
で、それだけで関係を決定づけることができるものを以
下に記憶してある。「電流電圧」は電流と電圧であり、
（TB AV3）は、「AV3」という名前のテーブル（TB）に
その関係が示されていることを表している。さらに、ワ
イヤ送給速度と電流の関係を示したテーブルや、板厚と
電源、脚長等の関係を示したテーブル等が記憶してあ
る。また、ワイヤ送給速度と溶着量の関係は、式（FO）
WY2というもので表されていることを示している。

第17図は、第14図のフレーム89を具体的に図解して示し
たものである。フレーム名は「条件No.3」である。この
フレーム89内には、溶接を行ったり、その結果を評価し
たりする為に必要な各種パラメータのすべてが、項目
（ユニットの変数名）として記憶してある。各項目は、
それがわかっていない場合には未知となっている。さら
に、その項目を変更しても良いが否かが「○」「×」で
示してある。

第18図は、テーブルの構成を図解して示してある。図中
の各ブロックはユニットである。ユニット91は最上位テ
ーブルであり、下位に属するものがテーブル（又は式）
であることを表している。ユニット92は具体的なテーブ
ルである。ユニット93は具体的な式である。

第16図は、第18図を示すユニット92の記憶内容を図解し
て示してある。

「INSTANCE−OF」でこれがテーブルの一種であることが
わかる。「パラメータ」では、どいう溶接パラメータの
テーブルであるかが示されている。「TB」の所には、具
体的な「テーブル」が記憶してある。この場合は、120
〔Ａ〕が18〔Ｖ〕、140〔Ａ〕が18.5〔Ｖ〕等のように
記憶してある。

第19図は、第18図に示したユニット93の記憶内容を図解
して示してある。これは式を用いた溶接パラメータ間の
関係を示してある。この場合は、ワイヤ送給速度（Ｗ）
と溶着量（Ｙ）との関係を示している。「入力パラメー
タ」は、式の入力を、「出力」は式の出力を示し、「F
O」には式の内容が記憶してある。

次に、条件自動設定の手順を説明する。

第20図は、第９図のステップ9eで示す条件自動設定処理
の詳細手順を示すフローチャートである。まず、ステッ
プ20aで操作者に条件番号の入力を要求する。この条件
番号は、第17図のフレーム名と対応している。次に、ス
テップ20bで現在の条件内容を表示する。ここで、決定
されたフレームの内容と上位フレームで決っている溶接
法を表示する。ステップ20cでは、外部条件を変更する
か否かを問合せる。外部条件とは、最下位フレーム内に
記憶されたパラメータ以外のことである。この例では、
シールドガス、ワイヤ径、継手かごの外部条件である。
ここで、外部条件を変更する場合には、ステップ20dで
外部条件の入力を要求する。この入力により、ステップ
20aで入力されたフレームの属する上位フレームをここ
で入力された外部条件に対応するものにつけかえてや
る。

ステップ20eでは、既知パラメータを入力する。通常は
ここで、板厚のように、ワーク７で決っているものと、
脚長などの溶接結果に対する要求を入力する。

さらに、タクトタイムを短くしたい場合には、溶接速度
も入力する。ほとんどのパラメータは、入力しても良い
し、自動的に決めさせても良い。

ステップ20fでは、自動設定するパラメータを指定入力
する。溶接の素人が使う場合は、ほとんどのパラメータ
に対し、自動設定を指定することになる。この指定は、
対象となるフレーム（以下、対象フレームと呼ぶ。）の
各項目に「○」、「×」の変更不可／可のフラグで設定
される。ステップ20gでは自動設定処理を実行する。続
くステップ20hでは、設定されたデータを表示する。具
体的には、設定の終了した対象フレームの内容を表示す
る。ステップ20iで操作者に表示内容で良いか否かを問
合せ、否であればステップ20eから処理を繰り返す。良
い場合は、ステップ20jで他に設定する条件があるか否
か問合せる。ある場合はステップ20aから処理を繰り返
す。ない場合は、ステップ20kで設定された条件を共通R
AM35上へ転送記憶する。

第21図は、第20図のステップ20gで実行される自動設定
処理を示している。この処理は一般的なものであり、こ
の処理を行う部分を推論エンジン、この過程を推論と呼
ぶ。

まず、ステップ21aで初期化を行う。これは、ワークエ
リアのクリア等の処理を行い、使われるルール群を、こ
の場合は、条件設定用ルール群に設定する。次に、ステ
ップ21bでは、対象ルール群のルールで、現在の対象フ
レームとワークエリアの状態から、発火可能なルールの
リストを作る。ステップ21cでは、このリスト内のルー
ル数を調べ、ルールが１つもなければ処理は終了であ
る。１つ以上ある場合は、ステップ21dで実際に実行す
るルールを１つ決定する。そして、ステップ21eでその
ルールを実行する。ここではルールの「THEN」部に書か
れた処理を実行する。次に、ステップ21bから再び処理
を繰り返す。

第22図は、第21図のステップ21bで示した実行可能なル
ールリスト作成処理を示すフローチャートである。ま
ず、ステップ22aで対象ルール群よりリルールを１とり
出す。ステップ22bで「IF」部が成立しているか否かを
調べる。成立していれば、ステップ22cでそのルール名
をルールリストに記憶登録する。ステップ22dで他にル
ールがあるか否かを調べる。なければ処理は終了とな
る。あれば、ステップ22eで次のロールをとり出し、ス
テップ22bから再び処理を繰り返す。

第23図は第21図のステップ21dで示す実行ルールの決定
方法を示すフローチャートである。まず、ステップ23a
でリストのルール数を調べる。

これが１つであれば、ステップ23bでそのルールを出力
する。２つ以上であれば、ステップ23cでリストからル
ールを１つとり出し、これをルールＡとし、続くステッ
プ23dで別のルールをとり出し、これをルールＢとして
記憶する。ステップ23eでこの記憶したルールＡと、ル
ールＢの優先順位を調べる。そして、ルールＡが高けれ
ば、ステップ23fでルールＢをリストから外す。ルール
Ｂが高ければステップ23gでルールＡをリストから外
す。このあと、ステップ23aに処理を移し、以上の処理
をリスト内にルールか１つ残るまで繰り返し実行する。

第24図は、第23図のステップ23eで示した判定内容を示
すフローチャートである。まず、ステップ24aでルール
Ａと、ルールＢの「IF」部の詳しさを判定する。これ
は、「かつ」、「または」でつながれた項目がいくつあ
るかで比べる。そして、詳しい方が優先順位が高いと判
定する。同じ場合には、ステップ24bでルールＡと、ル
ールＢの登録年月日を調べ、新しい方が優先順位が高い
と判定する。同じ日の場合は、ステップ24cで、ルール
Ａと、ルールＢのルール番号を比較し、これの小さい方
が優先順位が高いと判定する。ルールＡが高い場合はス
テップ24dで、ルールＢが高い場合はステップ24eで出力
し、処理を終了する。

以上の処理手順により、例えば第13図のルール３は、対
象フレームの板厚が設定されていて、脚長が未知、又は
変更可能という条件のとき、ルールリストに記憶登録さ
れる。さらに、このルール３より優先順位の高いルール
がリストにない場合には、このルール３が実行される。
これの実行に際しては、板厚脚長の関係テーブル又は式
をまず検索する。対象フレームの上位フレームをさがし
ていき、この場合には、第15図のフレームで板厚脚長の
関係を発見し、「TF3S」というテーブル名をとり出す。
そして、「TF3S」を用いて、現在の板厚の値から、脚長
をとり出す。脚長がとり出されたら、それを対象フレー
ムの脚長の記憶部に記憶設定する。次に、脚長の変更フ
ラグを変更不可にする。このことから明らかなように、
溶接法に固有な関係式、テーブル等は、対象フレームに
よって、自動的に切替わる。従って、ルールは溶接法に
関係なく、一般的に使用可能となる。これを繰り返し、
すべてのパラメータを設定していく。

以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、溶
接パラメータの決定手順が各溶接法固有の関係式と分離
されているので、テーブル等にデータを追加するだけ
で、新しい溶接法に対応できる溶接条件設定装置を得る
ことができる。また、溶接パラメータの決定手順が「IF
〜THEN〜」という理解しやすい形式で構成されているた
め、経験則を容易に自動設定に反映できる。さらに、溶
接パラメータの決定手順が固定的ではなく、その時々の
内部データに応じて選択されるため、様々な溶接ニーズ
に対応できる。

また、溶接ロボット内部に自動溶接条件設定装置を組み
込んであるため、設定されたパラメータで自動的に溶接
を行なうことが可能である。更には、ルールをいくつか
の群に分離してあるため、作業に応じて使用されるルー
ルの理解が容易であるという効果がある。更に又、ルー
ルをいくつかの群に分離してあるため、１度に使用され
るルールの数が少なくなり、自動設定の処理速度が高速
となる効果がある。

更に、溶接条件を溶接法の要因によって階層的に構成し
てあるため、新しい溶接法の要因に応じてフレームを追
加することにより、容易に新いし溶接法に対応できる。

更に又、実施例によれば、詳しいルールほど先に実行す
るようにしたため、特殊なケースに対応したルールを追
加した場合に於いても、一般的なルールを修正する必要
がない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、溶接
条件を決定する手順を記憶する記憶部と、各溶接法に固
有のデータ、数式等を記憶する記憶部とを分離した形で
装置内に記憶格納するようにしているため、新しい溶接
法に柔軟に対処でき、経験則を入力することが可能で、
様々な溶接ニーズに対処できる溶接条件自動設定装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す情報の関連を示す情報
関連ブロック図、第２図は本発明の一実施例を示す全体
構成図、第３図はロボット制御装置の内部構成を示す制
御ブロック図、第４図はパラメータの決定処理を示すフ
ローチャート、第５図はワーキングメモリの記憶内容の
例を図解して示す遷移図、第６図はルールの例を図解し
て示した説明図、第７図はデータベースに記憶したテー
ブル、数式の例を図解して示した説明図、第８図は本発
明の他の実施例を示す情報関連ブロック図、第９図は装
置全体の処理動作を示すフローチャート、第10図はユニ
ットの構成を図解して示す説明図、第11図はルールの構
成を図解して示す説明図、第12図はルールの一般形を図
解して示す説明図、第13図は具体的なルールの構成を図
解して示す説明図、第14図はフレームの構成を図解して
示す説明図、第15図はフレームの記憶内容の一例を図解
して示す説明図、第16図は具体的なテーブルの構成を図
解して示す説明図、第17図は具体的なフレームの一例を
図解して示す説明図、第18図はテーブルの構成を図解し
て示す説明図、第19図は具体的な他のテーブルの構成を
図解して示した説明図、第20図は、条件自動設定処理の
処理動作を示すフローチャート、第21図は、自動設定処
理の処理動作を示すフローチャート、第22図はルールリ
スト作用処理の処理動作を示すフローチャート、第23図
は実行ルールの決定処理の処理動作を示すフローチャー
ト、第24図は優先順位判定処理の処理動作を示すフロー
チャートである。 64……パラメータ記憶部、42……入力部、4b……パラメ
ータ記憶手段、61……相関条件記憶部、63,66……パラ
メータ手段、4f……パラメータ記憶格納手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇田川次男茨城県土浦市神立町502番地日立製作所機械研究所内 (56)参考文献特開昭60−121075（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接条件を決定する予め定めた複数のパラ
メータを記憶するパラメータ記憶部と、当該複数のパラ
メータのうち少なくとも任意の一つのパラメータを入力
する入力部と、当該入力部から入力した任意のパラメー
タを前記パラメータ記憶部の対応する記憶位置に記憶格
納するパラメータ記憶手段と、前記複数のパラメータの
各パラメータ間における関係条件を記憶した相関条件記
憶部と、前記各パラメータ記憶部の内容を判定し、既に
決定しているパラメータ記憶部の内容から前記相関条件
記憶部の関係条件に基づいて他のパラメータの値を決定
出力するパラメータ決定手段と、当該パラメータ決定手
段からの決定出力を対応するパラメータ記憶部に記憶す
るパラメータ記憶格納手段とを備え、前記パラメータ決
定手段は溶接パラメータ決定手順記憶手段と溶接パラメ
ータ決定手順使用手段とを含み、前記溶接パラメータ決
定手順記憶手段には複数のプロダクションルールが記憶
され、前記溶接パラメータ決定手順使用手段は前記相関
条件記憶部の記憶内容に応じて、当該溶接パラメータ決
定手順使用手段内のプロダクションルールを選択し、同
時に選択された１つのプロダクションルールを実行し、
他のパラメータの値を決定することを特徴とする溶接条
件自動設定装置。
【請求項２】前記相関条件記憶部は溶接パラメータ設定
対象記憶手段と固有溶接関係記憶手段とを具備している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶接条件
自動設定装置。
【請求項３】前記溶接パラメータ設定対象記憶手段は、
階層構造を成し、各階層は溶接の要因に基づいて構成し
てあることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の溶
接条件自動設定装置。
【請求項４】前記溶接パラメータ決定手順記憶手段は条
件記憶部と実行手段記憶部とを含み、その各々には独立
した複数の前記プロダクションルールが記憶されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶接条件
自動設定装置。
【請求項５】前記溶接パラメータ設定対象記憶手段の各
階層は、当該階層と上位階層に基づいて得られる溶接の
要因により決定される固有の溶接関係に基づき固有溶接
関係記憶手段内の該当する記憶内容を指示する情報を記
憶する固有溶接関係情報記憶部を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第３項記載の溶接条件自動設定装置。
【請求項６】前記固有溶接関係記憶手段は、各溶接法の
パラメータの関係をテーブルとして記憶していることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の溶接条件自動設
定装置。
【請求項７】前記固有溶接関係記憶手段は、各溶接法の
パラメータの関係を数式として記憶していることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の溶接条件自動設定装
置。