KR102479865B1 - 아크 용접 품질 판정 시스템 - Google Patents

아크 용접 품질 판정 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102479865B1
KR102479865B1 KR1020187002976A KR20187002976A KR102479865B1 KR 102479865 B1 KR102479865 B1 KR 102479865B1 KR 1020187002976 A KR1020187002976 A KR 1020187002976A KR 20187002976 A KR20187002976 A KR 20187002976A KR 102479865 B1 KR102479865 B1 KR 102479865B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
time
limit value
value
unit
Prior art date
Application number
KR1020187002976A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180043255A (ko
Inventor
신이치로 나카가와
Original Assignee
가부시키가이샤 다이헨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 다이헨 filed Critical 가부시키가이샤 다이헨
Publication of KR20180043255A publication Critical patent/KR20180043255A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102479865B1 publication Critical patent/KR102479865B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

아크 용접 품질 판정 시스템은, 소정의 모집단에 있어서, 제 1 시각마다, 제 1 시각 또는 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 최대값에 기초하여 제 1 시각에 있어서의 상한값을 설정하고, 제 1 시각 또는 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 최소값에 기초하여 제 1 시각에 있어서의 하한값을 설정하는 설정부를 구비하고 있다. 이 아크 용접 품질 판정 시스템은, 추가로 용접시에 얻어진 계측값이 상한값과 하한값의 범위에 있을 때에는 용접 불량 없음으로 판정하고, 계측값이 상기 범위 외에 있을 때에는 용접 불량 있음으로 판정하는 판정부를 구비하고 있다.

Description

아크 용접 품질 판정 시스템{ARC WELDING QUALITY ASSESSING SYSTEM}
본 발명은 아크 용접 품질 판정 시스템에 관한 것이다.
용접 로봇을 사용한 생산 현장에 있어서, 안정 생산을 저해하는 주된 요인의 하나로서 용접 불량을 들 수 있다. 용접 불량의 하나인 비드 형성 부족은, 예를 들어, 이하에 나타낸 것과 같은 요인에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어, 시공하는 워크에 대해 적정한 비드 형상이 되도록 용접 조건이 사전에 설정되어 있었다고 해도, 실제 시공시에 워크의 위치 어긋남에 의해 돌출 길이가 변동되는 경우가 있다. 이 경우에, 돌출 길이의 변동에 수반하여 용접 전류가 변동되고, 그 결과, 비드 형성 부족이 발생할 수 있다. 또, 예를 들어, 용접 와이어에 급전하는 컨택트 칩이 마모되고, 컨택트 칩의 마모에 수반하여 급전 부족이 발생하는 경우가 있다. 이 경우에, 급전 부족에 의해 용접 전류가 저하되고, 그 결과, 비드 형성 부족이 발생할 수 있다. 또, 예를 들어, 와이어 송급 장치 내에 용접 와이어의 절삭 부스러기가 가득 차는 경우가 있다. 이 경우에, 와이어 송급 불량에 의한 아크 소호가 발생하고, 그 결과, 용접 비드 결함 등의 비드 형성 불량이 발생할 수 있다.
그 때문에, 종래부터, 용접 불량 그 자체를 저감시키는 기술이나, 용접 불량을 보다 정확하게 검출하는 기술이 개발되어 있다. 용접 불량을 보다 정확하게 검출하는 기술로서, 예를 들어, 하기 특허문헌 1 이 제안되어 있다. 특허문헌 1 에서는, 아크 용접 중의 실제 용접 전류 혹은 용접 전압의 이동 평균값이, 미리 설정된 범위를 일탈한 경우에, 용접 불량이 발생한 것으로 판정하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허공보 평7-2275호
그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 발명에서는, 임계값이 정상시의 용접 조건 (용접 전류, 용접 전압 등) 을 기준으로 한 일정한 값으로 되어 있기 때문에, 정상시가 아닌 상태 (예를 들어 용접 개시시나 용접 종료시, 혹은 용접 조건을 의도적으로 변경하였을 때 등) 에서는, 용접 불량을 판정할 수 없다는 문제가 있었다.
따라서, 정상시 이외의 용접 중이라도 용접 불량을 판정하는 것이 가능한 아크 용접 품질 판정 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 제 1 아크 용접 품질 판정 시스템은, 공통 용접 조건 설정하에서 용접이 반복하여 실시되었을 때에 얻어진 복수의 계측값을 모집단으로 하였을 때에, 모집단에 있어서, 제 1 시각마다, 제 1 시각 또는 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 최대값에 기초하여 제 1 시각에 있어서의 상한값을 설정하고, 제 1 시각 또는 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 최소값에 기초하여 제 1 시각에 있어서의 하한값을 설정하는 설정부를 구비하고 있다. 제 1 아크 용접 품질 판정 시스템은, 또한, 상기 용접 조건 설정하에서 용접시에 얻어진 계측값이 상한값과 하한값의 범위에 있을 때에는 용접 불량 없음으로 판정하고, 계측값이 범위 외에 있을 때에는 용접 불량 있음으로 판정하는 판정부를 구비하고 있다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 제 2 아크 용접 품질 판정 시스템은, 공통 용접 조건 설정하에서 용접이 반복하여 실시되었을 때에 얻어진 복수의 계측값을 모집단으로 하였을 때에, 모집단에 있어서, 제 1 시각마다, 제 1 시각 또는 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 표준 편차에 기초하여 제 1 시각에 있어서의 상한값 및 하한값을 설정하는 설정부를 구비하고 있다. 제 2 아크 용접 품질 판정 시스템은, 또한, 상기 용접 조건 설정하에서 용접시에 얻어진 계측값이 상한값과 하한값의 범위에 있을 때에는 용접 불량 없음으로 판정하고, 계측값이 범위 외에 있을 때에는 용접 불량 있음으로 판정하는 판정부를 구비하고 있다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 아크 용접 품질 판정 시스템에서는, 과거의 복수의 계측값을 포함하는 모집단으로부터 얻어진 통계적인 값에 기초하여, 용접 불량의 판정에 사용되는 임계값이 설정된다. 이로써, 용접 불량의 판정에 사용되는 임계값이, 용접의 안정성이 반영된 값이 된다.
본 발명의 일 실시형태에 관련된 제 1 및 제 2 아크 용접 품질 판정 시스템에 의하면, 용접 불량의 판정에 사용되는 임계값이, 용접의 안정성이 반영된 값이 되도록 하였으므로, 정상시 이외의 용접 중이라도 용접 불량을 판정할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 아크 용접 품질 판정 시스템을 구비한 용접 로봇 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 용접 로봇 시스템의, 학습 모드에 있어서의 기능 블록의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 1 의 로봇 제어 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4a 는 도 1 의 용접 로봇 시스템을 사용한 아크 용접의 모습의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4b 는 도 4a 의 용접 구간을 복수의 궤도로 구분하였을 때의, 각 궤도 m, 단위 시간 ΔT 및 설정 개시 지령의 각각의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 임계값의 설정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은 임계값의 설정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은 임계값의 설정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8 은 임계값의 설정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9 는 도 1 의 티치 펜던트의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10 은 도 1 의 용접기의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은 도 1 의 용접 로봇 시스템의, 이상 판정 모드에 있어서의 기능 블록의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12 는 도 11 의 티치 펜던트의 표시면에 있어서의 그래픽 표시의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
［구성］
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 아크 용접 품질 판정 시스템을 구비한 용접 로봇 시스템 (1) 의 개략 구성의 일례를 나타낸 것이다. 도 2 는, 도 1 의 용접 로봇 시스템 (1) 의, 학습 모드에 있어서의 기능 블록의 일례를 나타낸 것이다. 용접 로봇 시스템 (1) 은, 학습 모드 및 이상 판정 모드의 2 개의 모드를 구비하고 있다.
용접 로봇 시스템 (1) 은, 먼저 학습 모드에 있어서 동일한 설정 조건에서 아크 용접을 복수 회 (N 회) 실시하여 아크의 특징을 파악하도록 되어 있다. 용접 로봇 시스템 (1) 은, 그 후에 학습 모드에서 이상 판정 모드로 전환하여, 학습 모드일 때와 동일한 설정 조건에서 아크 용접을 실시하여, 학습 모드에서 얻어진 아크의 특징과, 이상 판정 모드에서 얻어진 아크의 특징을 대비함으로써, 형성된 용접 비드의 상태를 판정하도록 되어 있다. 또한, 설정 조건이란, 용접 비드를 형성할 때의 설정 조건을 가리키고 있다.
요컨대, 「학습 모드」란, 이상 판정 모드에서 용접 비드를 형성할 때의 설정 조건과 동일한 설정 조건에서 복수 회, 아크 용접을 실시함으로써, 이상 판정 모드에서 형성되는 용접 비드의 상태를 판정할 때의 소정의 판정 기준을 작성하는 모드를 가리키고 있다. 또, 「이상 판정 모드」란, 학습 모드에서 취득한 소정의 판정 기준을 사용하여, 이상 판정 모드에서 형성된 용접 비드의 상태를 판정하는 모드를 가리키고 있다. 이하에서는, 먼저, 학습 모드와 관련된 구성을 중심으로 설명하고, 그 후에, 이상 판정 모드와 관련된 구성에 대하여 설명하는 것으로 한다.
[학습 모드에 있어서의 구성]
용접 로봇 시스템 (1) 은, 프로그램 제어된 다관절 로봇에 의해 워크 (W) 에 아크 용접을 실시하는 것이다. 용접 로봇 시스템 (1) 은, 머니퓰레이터 (10) 와, 로봇 제어 장치 (20) 와, 티치 펜던트 (30) 와, 용접기 (40) 를 구비하고 있다. 로봇 제어 장치 (20), 티치 펜던트 (30) 및 용접기 (40) 로 이루어지는 시스템이, 본 발명의「아크 용접 품질 판정 시스템」의 일 구체예에 상당한다. 또한, 로봇 제어 장치 (20) 및 티치 펜던트 (30) 는, 서로 일체로 구성되어 있어도 되고, 도 1 에 나타낸 바와 같이 서로 별체로 구성되어 있어도 된다.
용접 로봇 시스템 (1) 은, 예를 들어, 로봇 제어 장치 (20) 와 각종 장치를 서로 접속하는 케이블 (L1 ∼ L6) 을 구비하고 있다. 케이블 (L1) 은, 로봇 제어 장치 (20) 와 머니퓰레이터 (10) 사이에서 통신하기 위한 통신 케이블로, 로봇 제어 장치 (20) 및 머니퓰레이터 (10) 에 접속되어 있다. 케이블 (L2) 은, 로봇 제어 장치 (20) 와 티치 펜던트 (30) 사이에서 통신하기 위한 통신 케이블로, 로봇 제어 장치 (20) 및 티치 펜던트 (30) 에 접속되어 있다. 케이블 (L3) 은, 로봇 제어 장치 (20) 와 용접기 (40) 사이에서 통신하기 위한 통신 케이블로, 로봇 제어 장치 (20) 및 용접기 (40) 에 접속되어 있다. 케이블 (L4) 은, 용접기 (40) 와 후술하는 와이어 송급 장치 (14) 사이에서 통신하기 위한 통신 케이블로, 용접기 (40) 및 와이어 송급 장치 (14) 에 접속되어 있다. 케이블 (L5, L6) 은, 후술하는 용접 와이어 (16) 와 워크 (W) 사이에 고전압의 용접 전압 Vs 를 공급하기 위한 전원 케이블이다. 케이블 (L5) 은, 용접기 (40) 및 후술하는 작업대 (15) 에 접속되어 있고, 케이블 (L6) 은, 용접기 (40) 및 후술하는 용접 토치 (13) 에 접속되어 있다.
(머니퓰레이터 (10))
머니퓰레이터 (10) 는, 로봇 제어 장치 (20), 티치 펜던트 (30) 및 용접기 (40) 에 의한 제어에 의해 워크 (W) 에 아크 용접을 실시하는 것이다. 머니퓰레이터 (10) 는, 플로어 등에 고정되는 베이스 부재 (11) 와, 베이스 부재 (11) 상에 형성된 다관절 아암부 (12) 와, 다관절 아암부 (12) 의 선단에 연결된 용접 토치 (13) 와, 다관절 아암부 (12) 등에 고정된 와이어 송급 장치 (14) 와, 작업대 (15) 를 갖고 있다.
다관절 아암부 (12) 는, 예를 들어, 복수의 아암 (12A) 과, 2 개의 아암 (12A) 끼리를 회동 가능하게 연결하는 1 개 또는 복수의 관절축 (도시 생략) 을 갖고 있다. 다관절 아암부 (12) 는, 또한, 예를 들어, 아암 (12A) 마다 1 개씩 형성되어, 대응하는 아암 (12A) 을 구동시키는 복수의 구동 모터 (도시 생략) 와, 각 구동 모터에 연결되어, 각 아암 (12A) 의 현재 위치를 검출하는 인코더 (도시 생략) 를 갖고 있다. 각 구동 모터는, 케이블 (L1) 을 개재하여 로봇 제어 장치 (20) 로부터 입력되는 제어 신호에 의해 구동된다. 이와 같이 하여 각 구동 모터가 구동됨으로써, 각 아암 (12A) 이 변위되고, 결과적으로 용접 토치 (13) 가 상하 전후 좌우로 이동한다. 인코더는, 검출된 각 아암 (12A) 의 현재 위치 (이하,「위치 정보」라고 칭한다) 를, 케이블 (L1) 을 개재하여 로봇 제어 장치 (20) 로 출력하도록 되어 있다.
다관절 아암부 (12) 의 일단 (선단) 이 용접 토치 (13) 에 연결되어 있고, 다관절 아암부 (12) 의 타단이 베이스 부재 (11) 에 연결되어 있다. 용접 토치 (13) 의 선단에는, 용가재로서의 용접 와이어 (16) 가 노출되어 있다. 용접 토치 (13) 는, 용접 와이어 (16) 의 선단과 워크 (W) 사이에 아크를 발생시키고, 그 아크의 열로 용접 와이어 (16) 및 워크 (W) 를 용융시킴으로써, 워크 (W) 에 대해 아크 용접을 실시하는 것이다. 용접 토치 (13) 는, 케이블 (L4) 에 전기적으로 접속된 컨택트 칩 (도시 생략) 을 갖고 있다. 컨택트 칩은, 케이블 (L4) 로부터 공급되는 용접 전압 Vs 를 용접 와이어 (16) 에 공급하도록 구성되어 있다.
와이어 송급 장치 (14) 는, 용접 와이어 (16) 를 용접 토치 (13) 에 공급하는 것이다. 와이어 송급 장치 (14) 는, 예를 들어, 용접 와이어 (16) 를 유지함과 함께 송급 가능하도록 구성된 1 쌍의 롤 (도시 생략) 과, 일방의 롤을 회전 구동시키는 모터 (도시 생략) 를 갖고 있다. 1 쌍의 롤은, 용접 와이어 (16) 를 끼워 넣음과 함께, 상기 모터에 의한 회전 구동에 의해 발생하는 마찰력으로 용접 와이어 (16) 를 와이어 릴 (도시 생략) 로부터 끌어내도록 구성되어 있다. 상기 모터는, 예를 들어, 인코더가 부착된 서보 모터로 구성되어 있다. 상기 모터는, 케이블 (L4) 을 개재하여 용접기 (40) 로부터 입력되는 제어 신호에 의해 구동된다. 상기 모터는, 예를 들어, 상기 인코더로부터 피드백되는 펄스를, 케이블 (L4) 을 개재하여 용접기 (40) 로 출력하도록 구성되어 있다. 이 펄스는, 용접 와이어 (16) 의 송급 속도 (와이어 송급 속도 Vf) 의 산출에 바람직하게 이용 가능하다. 또한, 상기 모터는, 상기 펄스를 대신하는 어떠한 신호를 생성시키고, 출력하도록 되어 있어도 된다. 와이어 송급 장치 (14) 는, 또한, 예를 들어, 상기 모터에 흐르는 구동 전류를 계측하는 전류계 (도시 생략) 를 구비하고 있다. 이 전류계에 의해 계측되는 구동 전류는, 용접 와이어 (16) 의 송급 부하 (와이어 송급 부하 Ld) 의 산출에 바람직하게 이용 가능하다.
작업대 (15) 는, 플로어 등에 고정되어 있고, 워크 (W) 를 설치하는 받침대로서 사용된다. 작업대 (15) 는, 워크 (W) 에 대한 토치 자세를 최적으로 유지하기 위한 포지셔너여도 된다. 작업대 (15) 가 상기 서술한 포지셔너인 경우에는, 로봇 제어 장치 (20) 에 의해 포지셔너의 축이 구동 제어된다. 작업대 (15) 는, 케이블 (L5) 을 개재하여 용접기 (40) 에 접속되어 있고, 작업대 (15) 에 설치되는 워크 (W) 와 케이블 (L5) 을 서로 전기적으로 접속하도록 구성되어 있다.
(로봇 제어 장치 (20))
도 3 은, 로봇 제어 장치 (20) 의 개략 구성의 일례를 나타낸 것이다. 로봇 제어 장치 (20) 는, 티치 펜던트 (30) 로부터의 지시에 따라 다관절 아암부 (12) 및 용접기 (40) 를 제어하는 것이다. 로봇 제어 장치 (20) 는, 또한, 용접 와이어 (16) 의 선단과 워크 (W) 사이에 아크를 발생시킴으로써 형성되는 용접 비드의 품질도 판정하도록 되어 있다. 로봇 제어 장치 (20) 는, 제어부 (21) 와 서보 제어부 (22) 와 통신부 (23) 와 기억부 (24) 를 갖고 있다. 이하에서는, 기억부 (24), 서보 제어부 (22), 통신부 (23), 제어부 (21) 순으로 설명한다. 제어부 (21) 가, 본 발명의「설정부」,「판정부」의 일 구체예에 상당한다.
기억부 (24) 는, 각종 프로그램이나 각종 데이터 파일을 기억 가능하도록 되어 있다. 기억부 (24) 는, 다관절 아암 (12) 의 동작을 제어하는 제어 프로그램 (22A) 을 기억하고 있다. 제어 프로그램 (22A) 은, 예를 들어, ROM (read only memory) 에 격납되어 있다. 기억부 (24) 는, 또한, 머니퓰레이터 (10) 의 용접 작업의 순서가 교시된 1 개 또는 복수의 작업 프로그램 (22B) 과, 용접 비드의 품질을 판정하는 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 과, 각종 설정값이 기술된 설정 파일 (22D) 을 기억하고 있다. 1 개 또는 복수의 작업 프로그램 (22B), 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 및 설정 파일 (22D) 은, 예를 들어, 하드 디스크에 격납되어 있다. 설정 파일 (22D) 에는, 예를 들어, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf 및 용접 속도 Vw 의 각각의 설정값이 기술되어 있다. 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 에 대해서는 뒤에서 상세히 서술하는 것으로 한다. 1 개 또는 복수의 작업 프로그램 (22B) 에 기재되어 있는 용접 작업의 순서, 및 설정 파일 (22D) 에 기술되어 있는 각종 설정값이, 본 발명의「용접 조건」의 일 구체예에 상당한다.
기억부 (24) 는, 또한, 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 이 실행됨으로써 생성되는 각종 데이터를 기억 가능하도록 되어 있다. 그와 같은 데이터를 포함하는 파일로는, 예를 들어, 계측 파일 (22E) 및 임계값 파일 (22F) 을 들 수 있다. 계측 파일 (22E) 에는, 각종 물리량의 계측값이 기술된다. 여기서, 계측값은 순시값이어도 되지만, 임계값을 설정하기 용이하다는 관점에서는, 이동 평균값인 것이 바람직하다. 각종 물리량에는, 예를 들어, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf, 용접 속도 Vw 및 단락 주파수 fs 가 포함된다. 또한, 단락 주파수 fs 는, 용접 중의 1 초당 용접 와이어 (16) 와 워크 (W) 가 단락되는 횟수이다. 계측 파일 (22E) 에는, 샘플링 주파수 Δfs 로 계측함으로써 얻어진 각종 물리량의 계측값이 기술되어 있다. 임계값 파일 (22F) 에는, 예를 들어, 후술하는 설정부 (215) 에 의해 생성되는 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 기술된다. 이들 파일은, 예를 들어, RAM (Random Access Memory) 에 격납된다. 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 에 대해서는 뒤에서 상세히 서술하는 것으로 한다.
서보 제어부 (22) 는, 머니퓰레이터 (10) 의 각 구동 모터를 제어하는 것이다. 서보 제어부 (22) 는, 작업 프로그램 (22B) 에 기재된 이동 명령과, 머니퓰레이터 (10) 의 인코더로부터의 위치 정보에 기초하여, 머니퓰레이터 (10) 의 각 구동 모터를 제어하도록 되어 있다. 이동 명령에는, 예를 들어, 이동 개시 명령, 이동 정지 명령, 작업 경로 (교시점), 및 토치 자세 등이 포함될 수 있다. 또, 서보 제어부 (22) 는, 머니퓰레이터 (10) 의 인코더로부터의 위치 정보에 기초하여 용접 토치 (13) 선단의 위치 정보 Pf 나 용접 속도 Vw 를 도출 (계측) 하도록 되어 있다. 서보 제어부 (22) 는, 위치 정보 Pf 나 용접 속도 Vw 를 제어부 (21) 로 출력하도록 되어 있다.
통신부 (23) 는, 케이블 (L2) 을 개재하여 티치 펜던트 (30) 와 통신을 실시하거나, 케이블 (L3) 을 개재하여 용접기 (40) 와 통신을 실시하거나 하는 것이다. 통신부 (23) 는, 티치 펜던트 (30) 로부터의 작업 지령을 수신하여, 제어부 (21) 로 출력하도록 되어 있다. 작업 지령에는, 예를 들어, 작업자가 선택한 작업 프로그램 (22B) 의 번호 등이 포함될 수 있다.
통신부 (23) 는, 제어부 (21) 로부터의 용접 명령을, 용접기 (40) 로 송신하도록 되어 있다. 용접 명령에는, 예를 들어, 아크 용접의 개시 명령, 아크 용접의 종료 명령, 용접 전류 Is 의 설정값, 용접 전압 Vs 의 설정값, 와이어 송급의 개시 명령, 와이어 송급의 정지 명령, 및 와이어 송급 속도 Vf 의 설정값 등이 포함될 수 있다. 통신부 (23) 는, 용접기 (40) 로부터 모니터 정보 (예를 들어, 각종 계측값 또는 통지 정보) 를 수신하여, 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 에 격납하도록 되어 있다. 통신부 (23) 는, 또한, 필요에 따라, 용접기 (40) 로부터의 통지 정보를, 제어부 (21) 로 출력하도록 되어 있다. 각종 계측값에는, 예를 들어, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf 및 단락 주파수 fs 의 각각의 계측값이 포함될 수 있다. 통지 정보에는, 예를 들어, 아크 발생 통지 등이 포함될 수 있다.
제어부 (21) 는, 티치 펜던트 (30) 로부터 입력된 작업 지령에 기초하여, 작업 프로그램 (22B) 이나 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 을 판독 출력하고, 그 내용을 해석하는 해석부 (211) 를 갖고 있다 (도 2 참조). 해석부 (211) 는, 해석부 (211) 에서의 해석 결과에 기초하여, 이들 프로그램에 기재된 지시에 대응하는 명령 통지를 생성하도록 되어 있다. 제어부 (21) 는, 해석부 (211) 에서 생성된 명령 통지의 내용에 따라, 이동 명령이나 용접 명령을 출력하는 실행부 (212) 를 갖고 있다 (도 2 참조).
제어부 (21) 는, 실행부 (212) 에서 생성된 용접 명령을, 통신부 (23) 를 개재하여 용접기 (40) 로 출력하는 용접 제어부 (213) 를 갖고 있다 (도 2 참조). 용접 제어부 (213) 는, 예를 들어, 실행부 (212) 에서 용접 명령이 생성되면, 용접 토치 (13) 선단의 궤도 기록을 개시하는 통지 (궤도 기록 개시 통지) 를 생성하도록 되어 있다. 또, 용접 제어부 (213) 는, 예를 들어, 용접 토치 (13) 선단의 이동 거리 Δdist (＝용접 거리 Wp) 에 따라, 용접 토치 (13) 선단의 궤도 기록을 종료하는 통지 (궤도 기록 종료 통지) 를 생성하도록 되어 있다. 이동 거리 Δdist 는, 후술하는 궤도 기록부 (214) (도 2 참조) 에 의해 도출된다.
제어부 (21) 는, 용접 제어부 (213) 로부터의 궤도 기록 개시 통지에 따라, 용접 토치 (13) 선단의 궤도 기록을 개시하는 궤도 기록부 (214) 를 갖고 있다 (도 2 참조). 궤도 기록부 (214) 는, 용접 구간 WS 에 있어서의 용접 토치 (13) 선단의 위치 정보 Pf 를, 단위 시간 ΔT 마다 기록함과 함께, 용접 토치 (13) 선단의 이동 거리 Δdist 를 단위 시간 ΔT 마다 산출하고, 기록하도록 되어 있다. 이동 거리 Δdist 는, 예를 들어, 최신의 위치 정보 Pf 와, 단위 시간 ΔT 전의 위치 정보 Pf 의 차분을 취함으로써 얻어진다. 또한, 궤도 기록부 (214) 는, 용접 속도 Vw × 아크 시간 At 에 의해, 이동 거리 Δdist (＝용접 거리 Wp) 를 도출하도록 되어 있어도 된다. 아크 시간 At 는, 아크 발생 통지를 받고 나서의 시간에 상당한다.
여기서, 용접 구간 WS, 단위 시간 ΔT 및 궤도 m 에 대하여 설명한다. 도 4a 는, 용접 로봇 시스템 (1) 을 사용한 아크 용접의 모습의 일례를 나타낸 것이다. 도 4b 는, 용접 구간 WS 를 복수 (M 개) 의 궤도 m (1 ≤ m ≤ M) 으로 구분하였을 때의, 각 궤도 m 과 단위 시간 ΔT 의 관계의 일례를 나타낸 것이다. 도 4a 에는, 워크 (W) 로서, 2 장의 모재 (110) 가 서로 직교하도록, 2 장의 모재 (110) 의 단부끼리가 서로 접촉되어 있는 것이 나타나 있다. 도 4a 에서는, 이른바 필릿 용접의 모습이 예시되어 있다. 또한, 용접 로봇 시스템 (1) 은, 용도가 필릿 용접에 한정되는 것이 아니고, 다른 방식의 용접에 사용하는 것이 가능하다.
용접 구간 WS 란, 아크 용접 개시부터 아크 용접 종료까지의 용접선의 구간을 나타낸 것이다. 용접 비드 (120) 는, 용접 구간 WS 의 전체 또는 일부에 형성된다. 용접 구간 WS 는 M 개의 궤도 m 으로 분할되어 있고, 용접 토치 (13) 의 선단이 각 궤도 m 을 이동하는 데에 필요로 하는 시간이 단위 시간 ΔT 로 되어 있다. 궤도 기록부 (214) 는, 용접 제어부 (213) 로부터 N 번째의 궤도 기록 종료 통지를 받으면, 설정 개시 지령 Os 를 출력하도록 되어 있다. 또한, 도 4b 중의 샘플링 주기 Δt 는, 샘플링 주파수 Δfs 의 역수이다.
제어부 (21) 는, 설정 개시 지령 Os 에 따라 설정을 실시하는 설정부 (215) 를 갖고 있다 (도 2 참조). 설정부 (215) 가, 본 발명의「설정부」의 일 구체예에 상당한다. 설정부 (215) 는, 설정 개시 지령 Os 를 받으면, 특정한 물리량의 복수의 (N 개의) 계측값 P1 ∼ PN 을, 모집단으로 하여 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 로부터 취득하도록 되어 있다. 특정한 물리량은, 예를 들어, 사용자에 의해 미리 설정된 물리량으로, 예를 들어, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf, 용접 속도 Vw 및 단락 주파수 fs 중 적어도 1 개이다.
제어부 (21) 는, 취득한 각 계측값 P1 ∼ PN 에 포함되는, 용접 개시 위치 또는 용접 개시시에 가장 가까운 계측값 Px (i) (개시시 계측값) 를 검출해도 된다. 이 경우, 제어부 (21) 는, 계측값 P1 ∼ PN 마다 검출된 개시시 계측값의 시각을 기점으로 하여, 샘플링 주기 Δt 로 규정되는 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 제어부 (21) 는, 예를 들어, 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 에 격납된 용접 개시 위치 또는 용접 개시 시각에 기초하여, 취득된 각 계측값 P1 ∼ PN 에 포함되는, 용접 개시 위치 또는 용접 개시시에 가장 가까운 계측값 Px (i) (개시시 계측값) 를 검출해도 된다. 제어부 (21) 는, 예를 들어, 취득된 각 계측값 P1 ∼ PN 의 시간 변화의 특징에 기초하여, 취득된 각 계측값 P1 ∼ PN 에 포함되는, 용접 개시 위치 또는 용접 개시시에 가장 가까운 계측값 Px (i) (개시시 계측값) 를 검출해도 된다.
설정부 (215) 는, 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 로부터 취득한 특정한 물리량의 N 개의 계측값 P1 ∼ PN (1 ≤ i ≤ N) 을 모집단으로 하였을 때에, 그 모집단에 있어서, 샘플링 주기 Δt 로 규정되는 시각 tx (1 ≤ x ≤ X) 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최대값 Pmax (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 식 (1) 을 사용하여 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있다. 식 (1) 에 있어서, Pupper (x) 는, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최대값 Pmax (x) 에 정수 K (K ≥ 0) 를 더한 값으로 나타낸다.
또한, 설정부 (215) 는, 예를 들어, 이하의 식을 사용하여 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 이하의 식에 있어서, Pupper (x) 는, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최대값 Pmax (x) 에, 정수 K 와, 각 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 평균값 μx 를 나타내는 함수에 있어서의, 평균값 μx 의 미분 Δμx 의 절대값 (｜Δμx｜) 의 L 배를 더한 값으로 나타낸다.
Pupper (x) ＝ Pmax (x) ＋ K ＋ L｜Δμx｜
Δμx ＝ (μx － μx －1)/(tx － tx －1)
설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 식 (2) 를 사용하여 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있다. 식 (2) 에 있어서, Plower (x) 는, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최소값 Pmin (x) 에서 정수 K (K ≥ 0) 를 뺀 값으로 나타낸다.
또한, 설정부 (215) 는, 예를 들어, 이하의 식을 사용하여 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 이하의 식에 있어서, Plower (x) 는, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최소값 Pmin (x) 에, 정수 K 와, L｜Δμx｜ 를 뺀 값으로 나타낸다.
Plower (x) ＝ Pmin (x) － K－ L｜Δμx｜
설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 식 (3) 을 사용하여 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 구체적으로는, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 평균값 μx 에, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 의 K 배 (K ≥ 1) 를 더한 값을, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 로 설정하도록 되어 있어도 된다.
설정부 (215) 는, 또한 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 식 (4) 를 사용하여 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 구체적으로는, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 평균값 μx 에서, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 의 K 배 (K ≥ 1) 를 뺀 값을, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 로 설정하도록 되어 있어도 된다.
설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최대값 Pmax (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 이 때, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 및 그 전후의 시각 tx－1, tx＋1 을 포함하는 3 개 이상의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 3) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최대값 Pmax (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 식 (5) 를 사용하여 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 식 (5) 에 있어서, Pupper (x) 는, 시각 tx－1, tx, tx＋1 에 있어서의 3N 개의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (3N) 의 최대값 Pmax (x) 에 정수 K (K ≥ 0) 를 더한 값으로 나타낸다. 3N 개의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (3N) 은, N 개의 계측값 Px-1 (1) ∼ Px-1 (N), N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 및 N 개의 계측값 Px+1 (1) ∼ Px+1 (N) 이다.
설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 이 때, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 및 그 전후의 시각 tx－1, tx＋1 을 포함하는 3 개 이상의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 3) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 식 (6) 을 사용하여 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 식 (6) 에 있어서, Plower (x) 는, 시각 tx－1, tx, tx＋1 에 있어서의 3N 개의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (3N) 의 최소값 Pmin (x) 에서 정수 K (K ≥ 0) 를 뺀 값으로 나타낸다.
설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 이 때, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 및 그 전후의 시각 tx－1, tx＋1 을 포함하는 3 개 이상의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 3) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최대값 Pmax (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 식 (7) 을 사용하여 상한값 Pupper (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 식 (7) 에 있어서, Pupper (x) 는, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 평균값 μx 에, 시각 tx－1, tx, tx＋1 에 있어서의 3N 개의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 의 K 배 (K ≥ 1) 를 더한 값으로 나타낸다.
설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 이 때, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 및 그 전후의 시각 tx－1, tx＋1 을 포함하는 3 개 이상의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 3) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 설정부 (215) 는, 예를 들어, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 식 (8) 을 사용하여 하한값 Plower (x) 를 설정하도록 되어 있어도 된다. 식 (8) 에 있어서, Plower (x) 는, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 평균값 μx 에서, 시각 tx－1, tx, tx＋1 에 있어서의 3N 개의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 의 K 배 (K ≥ 1) 를 뺀 값으로 나타낸다.
설정부 (215) 는, 상기와 같이 하여 도출한 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 기억부 (24) 의 임계값 파일 (22F) 에 격납하도록 되어 있다. 그 후, 설정부 (215) 는, 설정 개시 지령 Os 에 따른 임계값 해석의 실행을 종료하도록 되어 있다.
(티치 펜던트 (30))
도 9 는, 티치 펜던트 (30) 의 개략 구성의 일례를 나타낸 것이다. 티치 펜던트 (30) 는, 작업자가 머니퓰레이터 (10) 의 동작을 교시하는 것이다. 티치 펜던트 (30) 는, 예를 들어, 제어부 (31), 표시부 (32), 입력부 (33), 통신부 (34) 및 기억부 (35) 를 갖고 있다.
표시부 (32) 는, 영상 신호에 기초하는 영상을 표시하는 것이다. 표시부 (32) 는, 영상을 표시하는 표시면을 갖는 표시 패널과, 영상 신호에 기초하여 표시 패널을 구동시키는 구동부를 갖고 있다. 입력부 (33) 는, 작업자로부터의 교시를 받아들이는 것이다. 입력부 (33) 는, 예를 들어, 복수의 키를 갖고 있어, 각 키의 조작에 따라 입력 신호를 생성하고, 제어부 (31) 로 출력하도록 되어 있다. 통신부 (34) 는, 케이블 (L2) 을 개재하여 로봇 제어 장치 (20) 와 통신을 실시하는 것이다. 통신부 (34) 는, 제어부 (31) 로부터의 작업 지령을, 로봇 제어 장치 (20) 에 송신하도록 되어 있다. 기억부 (35) 는, 각종 모드에서 여러 가지의 표시나 작업 지시를 가능하게 하는 교시 프로그램 (35A) 을 기억한다. 교시 프로그램 (35A) 은, 예를 들어, ROM 에 격납되어 있다.
제어부 (31) 는, 영상 신호를 생성하고, 표시부 (32) 로 출력함과 함께, 필요에 따라 작업 지령을 생성하고, 통신부 (34) 로 출력하는 것이다. 제어부 (31) 는, 판독 출력한 교시 프로그램 (35A) 에 따라 영상 신호를 생성하거나, 필요에 따라 작업 지령을 생성하거나 하도록 되어 있다. 예를 들어, 입력부 (33) 로부터 입력된 입력 신호가, 가공 작업을 실시하는 재생 모드의 선택 신호인 경우, 제어부 (31) 는, 교시 프로그램 (35A) 에 따라, 기억부 (24) 에 격납되어 있는 1 개 또는 복수의 작업 프로그램 (22B) 의 리스트를 표시하기 위한 영상 신호를 생성하도록 되어 있다. 또한, 예를 들어, 재생 모드가 선택되어 있는 경우에, 재생할 1 개의 작업 프로그램 (22B) 이 선택되었을 때에는, 제어부 (31) 는, 교시 프로그램 (35A) 에 따라, 재생할 작업 프로그램 (22B) 의 번호 등을 포함하는 작업 지령을 생성하도록 되어 있다. 또한, 예를 들어, 재생 모드가 선택되어 있는 경우에, 학습 모드 혹은 이상 판정 모드가 선택된 경우에는, 제어부 (31) 는, 교시 프로그램 (35A) 에 따라, 학습 모드 혹은 이상 판정 모드의 기동 지령을 포함하는 작업 지령을 생성하도록 되어 있다.
(용접기 (40))
도 10 은, 용접기 (40) 의 개략 구성의 일례를 나타낸 것이다. 용접기 (40) 는, 로봇 제어 장치 (20) 에 의한 제어에 기초하여, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs 및 와이어 송급 속도 Vf 등을 치밀하게 제어함으로써, 용접 와이어 (16) 의 선단과 워크 (W) 사이에 아크를 발생시키는 것이다. 용접기 (40) 는, 제어부 (41), 통신부 (42), 용접 제어부 (43), 용접 전원 (44), 전류·전압 계측부 (45) 및 기억부 (46) 를 갖고 있다.
기억부 (46) 는, 용접 제어부 (43) 및 용접 전원 (44) 의 동작을 제어하는 제어 프로그램 (46A) 을 기억하고 있다. 제어 프로그램 (46A) 은, 예를 들어, ROM 에 격납되어 있다. 제어부 (41) 는, 용접기 (40) 의 각 부를 제어함과 함께, 판독 출력한 제어 프로그램 (46A) 에 따라, 용접 제어부 (43) 및 용접 전원 (44) 의 동작을 제어하는 것이다. 제어부 (41) 는, 전류·전압 계측부 (45) 로부터 취득한 모니터 정보 (예를 들어, 각종 계측값, 또는 아크 발생 통지 등의 통지 정보) 를, 통신부 (42) 로 출력하도록 되어 있다. 통신부 (42) 는, 로봇 제어 장치 (20) 로부터의 용접 지령을 수신하고, 제어부 (41) 로 출력하도록 되어 있다. 통신부 (42) 는, 제어부 (41) 로부터의 모니터 정보 (예를 들어, 각종 계측값 또는 통지 정보) 를 로봇 제어 장치 (20) 로 출력하도록 되어 있다.
용접 제어부 (43) 는, 제어 프로그램 (46A) 과, 로봇 제어 장치 (20) 로부터의 용접 명령에 기초하는 제어부 (41) 로부터의 지시에 따라, 와이어 송급 장치 (14) 의 동작을 제어하는 것이다. 로봇 제어 장치 (20) 로부터의 용접 명령에는, 예를 들어, 와이어 송급의 개시 명령, 와이어 송급의 정지 명령, 및 와이어 송급 속도 Vf 의 설정값 등이 포함될 수 있다. 또, 용접 제어부 (43) 는, 와이어 송급 장치 (14) 의 모터로부터 출력된 펄스 (또는 상기 펄스를 대신하는 어떠한 신호) 에 기초하여, 와이어 송급 속도 Vf 를 계측하도록 되어 있다. 용접 제어부 (43) 는, 와이어 송급 장치 (14) 의 전류계로부터 출력된 구동 전류의 계측값에 기초하여, 와이어 송급 부하 Ld 를 계측하도록 되어 있다. 용접 제어부 (43) 는, 와이어 송급 속도 Vf 및 와이어 송급 부하 Ld 의 계측값을 제어부 (41) 로 출력하도록 되어 있다.
용접 전원 (44) 은, 예를 들어, 디지털 인버터 회로를 갖고 있어, 외부로부터 입력되는 상용 전원 (예를 들어 3 상 200 V) 을 인버터 제어 회로에 의해 고속 응답으로 정밀한 용접 전류 파형 제어를 실시하도록 되어 있다. 즉, 용접 전원 (44) 은, 케이블 (L5, L6) 을 개재하여 용접 토치 (13) 와 워크 (W) 사이에 고전압의 용접 전압 Vs 를 공급하도록 되어 있다. 용접 전원 (44) 은, 제어 프로그램 (46A) 과, 로봇 제어 장치 (20) 로부터의 용접 명령에 따라, 용접 전류 Is 및 용접 전압 Vs 를 제어하는 것이다. 로봇 제어 장치 (20) 로부터의 용접 명령에는, 예를 들어, 아크 용접의 개시 명령, 아크 용접의 종료 명령, 용접 전류 Is 의 설정값, 용접 전압 Vs 의 설정값 등이 포함될 수 있다.
전류·전압 계측부 (45) 는, 용접 토치 (13) 와 워크 (W) 사이에 흐르는 용접 전류 Is 나, 용접 토치 (13) 와 워크 (W) 사이의 용접 전압 Vs 를 계측하는 것이다. 전류·전압 계측부 (45) 는, 제어 프로그램 (46A) 과, 로봇 제어 장치 (20) 로부터의 용접 명령에 따라, 샘플링 주파수 Δfs 로, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs 및 단락 주파수 fs 를 계측하고, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs 및 단락 주파수 fs 의 각각의 계측값 (각종 계측값) 을 제어부 (41) 로 출력하도록 되어 있다. 전류·전압 계측부 (45) 는, 필요에 따라, 용접 중의 1 초당의 펄스수 (펄스 주파수 fp) 를 계측하고, 제어부 (41) 로 출력하도록 되어 있다. 전류·전압 계측부 (45) 는, 또한, 용접 전류 Is 및 용접 전압 Vs 의 계측값으로부터, 아크 발생의 유무를 판정하도록 되어 있다. 전류·전압 계측부 (45) 는, 아크가 발생한 경우에는, 아크 발생 통지를 생성하고, 제어부 (41) 로 출력하도록 되어 있다.
［학습 모드에 있어서의 동작 순서］
다음으로, 학습 모드에 있어서의 동작 순서에 대하여 설명한다. 이하에서는, 시행 이력 축적에 대하여 설명한 후에, 임계값 생성에 대하여 설명한다.
(시행 이력 축적)
먼저, 학습 모드에 있어서의 시행 이력 축적에 대하여 설명한다. 티치 펜던트 (30) 에 있어서, 사용자가, 예를 들어, 재생 모드를 선택하고, 또한, 학습 모드를 선택한다. 그러면, 티치 펜던트 (30) 의 제어부 (31) 는, 교시 프로그램 (35A) 에 따라, 학습 모드의 기동 지령을 포함하는 작업 지령을 생성하고, 로봇 제어 장치 (20) 로 출력한다. 로봇 제어 장치 (20) 의 제어부 (21) 는, 티치 펜던트 (30) 로부터, 학습 모드의 기동 지령을 포함하는 작업 지령이 입력되면, 작업 프로그램 (22B) 및 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 을 판독 출력한다. 제어부 (21) 는, 작업 프로그램 (22B) 및 아크 용접 품질 판정 프로그램 (22C) 으로부터 판독 출력한 내용과, 기억부 (24) 의 설정 파일 (22D) 로부터 판독 출력한 각종 설정값에 기초하여, 이들 프로그램에 기재된 지시에 대응하는 명령 통지를 생성한다. 제어부 (21) 는, 생성된 명령 통지의 내용에 따라, 이동 명령이나 용접 명령을 출력한다.
제어부 (21) 는, 생성된 용접 명령을, 통신부 (23) 를 개재하여 용접기 (40) 로 출력한다. 용접 명령에는, 예를 들어, 용접 개시 지령이나, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs 및 와이어 송급 속도 Vf 의 설정값이 포함되어 있다. 용접기 (40) 의 제어부 (41) 는, 로봇 제어 장치 (20) 로부터 용접 명령이 입력되면, 제어 프로그램 (46A) 을 판독 출력하고, 용접 명령에 따라, 용접 전류 Is 및 용접 전압 Vs 를 설정함과 함께, 와이어 송급 장치 (14) 에 대해 와이어 송급 속도 Vf 를 설정함으로써, 아크 용접을 개시한다. 이 때, 전류·전압 계측부 (45) 는, 각종 물리량을 샘플링하고 있고, 샘플링에 의해 얻어진 각종 물리량의 계측값을, 제어부 (41) 로 출력한다. 또, 전류·전압 계측부 (45) 에서는, 아크 발생을 검지하였을 때에는, 아크 발생 통지를 제어부 (41) 로 출력한다. 제어부 (41) 는, 전류·전압 계측부 (45) 로부터 취득한 모니터 정보 (예를 들어, 각종 계측값, 또는 아크 발생 통지 등의 통지 정보) 를, 통신부 (42) 를 개재하여 로봇 제어 장치 (20) 로 출력한다. 제어부 (41) 는, 예를 들어, 미리 설정된 시간 간격 (예를 들어, 최소 10 ms 정도) 이 되면, 그 사이의 각종 계측값의 이동 평균값을 산출하고, 통신부 (42) 를 개재하여 로봇 제어 장치 (20) 로 출력한다.
제어부 (21) 는, 또한, 생성된 이동 명령을, 통신부 (23) 를 통하여 머니퓰레이터 (10) 로 출력한다. 머니퓰레이터 (10) 는, 로봇 제어 장치 (20) 로부터 이동 명령이 입력되면, 입력된 이동 명령에 따라, 각 아암 (12A) 을 변위시키고, 결과적으로 용접 토치 (13) 를 상하 전후 좌우로 이동시킨다. 이 때, 제어부 (21) 는, 인코더로부터 위치 정보를 취득한다.
제어부 (21) 는, 용접기 (40) 로부터 취득한 각종 계측값을 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 에 격납한다. 이 때, 제어부 (21) 는, 용접기 (40) 로부터 취득한 용접 개시 지령에 기초하여, 용접 개시 위치 또는 용접 개시 시각을 도출하고, 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 에 격납해도 된다. 제어부 (21) 는, 인코더로부터 취득한 위치 정보 Pf 에 기초하여, 용접 속도 Vw 를 도출하고, 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 에 격납한다. 제어부 (21) 는, 인코더로부터 취득한 위치 정보 Pf 에 기초하여, 용접 구간 WS 의 종료를 판정하고, 용접 구간 WS 가 종료된 경우에는, 용접 구간 WS 를 식별하는 번호를 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 에 격납한다.
(임계값 생성)
다음으로, 학습 모드에 있어서의 임계값 생성에 대하여 설명한다. 제어부 (21) 는, 용접 구간 WS 의 종료 횟수가 소정의 횟수 (N 회) 에 도달한 것을 검지한 경우에는, 특정한 물리량의 복수의 (N 개의) 계측값 P1 ∼ PN 을, 모집단으로 하여 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 로부터 취득한다. 제어부 (21) 는, 기억부 (24) 의 계측 파일 (22E) 로부터 취득한 특정한 물리량의 N 개의 계측값 P1 ∼ PN (1 ≤ i ≤ N) 을 모집단으로 하였을 때에, 그 모집단에 있어서, 시각 tx (1 ≤ x ≤ X) 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최대값 Pmax (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정한다. 설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정한다. 제어부 (21) 는, 예를 들어, 상기 서술한 구체적인 방법에 의해, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 설정한다.
또한, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정해도 된다. 설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정해도 된다. 이 때, 제어부 (21) 는, 예를 들어, 상기 서술한 구체적인 방법에 의해, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 설정해도 된다.
또, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최대값 Pmax (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정해도 된다. 설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정해도 된다. 이 때, 제어부 (21) 는, 예를 들어, 상기 서술한 구체적인 방법에 의해, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 설정해도 된다.
또, 설정부 (215) 는, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 를 설정해도 된다. 설정부 (215) 는, 또한, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 를 설정해도 된다. 이 때, 제어부 (21) 는, 예를 들어, 상기 서술한 구체적인 방법에 의해, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 설정해도 된다.
설정부 (215) 는, 상기와 같이 하여 도출된 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 기억부 (24) 의 임계값 파일 (22F) 에 격납한다. 이와 같이 하여, 학습 모드가 실행된다.
[이상 판정 모드에 있어서의 구성]
다음으로, 이상 판정 모드에 있어서의 구성에 대하여 설명한다.
도 11 은, 용접 로봇 시스템 (1) 의, 이상 판정 모드에 있어서의 기능 블록의 일례를 나타낸 것이다. 용접 로봇 시스템 (1) 은, 이상 판정 모드에 있어서는, 학습 모드에 있어서의 설정부 (215) 대신에, 판정부 (216) 를 구비하고 있다. 판정부 (216) 가, 본 발명의「판정부」의 일 구체예에 상당한다. 그래서, 이하에서는, 학습 모드와 상이한 내용에 대하여 주로 설명하는 것으로 하고, 학습 모드와 공통되는 내용에 대해서는 적절히 생략하는 것으로 한다.
궤도 기록부 (214) 는, 이상 판정 모드에 있어서, 용접 제어부 (213) 로부터 궤도 기록 종료 통지를 받으면, 판정 개시 지령 Oh 를 출력하도록 되어 있다. 제어부 (21) 는, 판정 개시 지령 Oh 에 따라 이상 판정을 실시하는 판정부 (216) 를 갖고 있다 (도 11 참조). 판정부 (216) 가, 본 발명의「판정부」의 일 구체예에 상당한다. 판정부 (216) 는, 판정 개시 지령 Oh 를 받으면, 학습 모드에 있어서의 용접 조건 설정과 동일한 용접 조건 설정하에서 용접시에 얻어진 계측값 PN+1 이 상한값 Pupper (x) 와 하한값 Plower (x) 의 범위에 있을 때에는 용접 불량 없음으로 판정하고, 계측값 PN+1 이 상기 범위 외에 있을 때에는 용접 불량 있음으로 판정하도록 되어 있다.
판정부 (216) 는, 계측값 PN+1 에 포함되는 소정의 수의 계측값 Px(N＋1) 이 상기 범위 외에 있을 때, 용접 불량 있음으로 판정하도록 되어 있어도 된다. 요컨대, 판정부 (216) 는, 계측값 Px(N＋1) 이 상기 범위 외에 있다고 판정한 횟수가 소정의 수를 초과하였을 때에, 용접 불량 있음으로 판정하도록 되어 있어도 된다.
판정부 (216) 는, 계측값 Px(N＋1) 이 상기 범위 외에 있다고 판정하였을 때로부터 소정의 시간 (임계값 일탈 허용 시간) 을 경과한 후에 있어서도, 계측값 Px(N＋1) 이 상기 범위 외에 있을 때에, 용접 불량 있음으로 판정하도록 되어 있어도 된다. 여기서, 판정부 (216) 는, 미리 설정한 거리와, 용접 속도 Vw 로부터, 임계값 일탈 허용 시간을 도출하도록 되어 있어도 된다.
판정부 (216) 는, 용접 불량 있음으로 판정한 경우에, 용접을 즉시 정지하도록 로봇 제어 장치 (20) 에 지시해도 된다. 또, 판정부 (216) 는, 용접 불량 있음으로 판정한 경우에, 용접 불량이 있었던 것을 통지하도록 로봇 제어 장치 (20) 에 지시해도 된다.
도 12 는, 티치 펜던트 (30) 의 표시면에 있어서의 그래픽 표시의 일례를 나타낸 것이다. 표시부 (32) 는, 감시 정보를 표시하기 위한 영상 신호에 기초하여, 계측값 PN+1 과 용접 거리 Wp 의 관계를, 예를 들어, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 와 함께 그래픽 표시하도록 되어 있다. 도 12 로부터, 아크 용접 개시시에 있어서의, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 의 범위가, 아크 안정시에 있어서의, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 의 범위보다 약간 넓어진 것을 알 수 있다.
［품질 판정］
다음으로, 도 12 를 참조하여, 용접 로봇 시스템 (1) 에 있어서의 아크 용접 품질 판정 순서에 대하여 설명한다. 도 12 는, 아크 용접 품질 판정 순서의 일례를 나타낸 것이다.
먼저, 로봇 제어 장치 (20) (제어부 (21)) 가, 용접기 (40) 에 대해, 용접 명령을 출력한다. 그러면, 용접기 (40) 는, 제어부 (21) 로부터의 지시에 따라, 용접을 개시함과 함께, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf 및 단락 주파수 fs 의 샘플링을 실시하고, 이들 계측값을 제어부 (21) 로 출력한다. 제어부 (21) 는, 용접기 (40) 로부터의, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf 및 단락 주파수 fs 의 계측값을 취득한다.
제어부 (21) 는, 또, 서보 제어부 (22) 에 대해 이동 명령을 한다. 그러면, 서보 제어부 (22) 는, 제어부 (21) 로부터의 지시에 따라, 머니퓰레이터 (10) 의 동작을 제어함과 함께, 머니퓰레이터 (10) 의 인코더로부터의 위치 정보를 샘플링하고, 샘플링에 의해 얻어진 위치 정보로부터, 용접 토치 (13) 선단의 위치 정보 Pf 나 용접 속도 Vw 를 도출 (계측) 한다. 서보 제어부 (22) 는, 도출된 위치 정보 Pf 나 용접 속도 Vw 를 제어부 (21) 로 출력한다. 제어부 (21) 는, 서보 제어부 (22) 로부터의, 위치 정보 Pf 나 용접 속도 Vw 의 계측값을 취득한다.
다음으로, 제어부 (21) 는, 계측 개시시 (또는 재계산 개시시) 부터 현재까지의 경과 기간이, 이동 평균값의 산출에 필요한 기간 (산출 기간) 을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 산출 기간은, 예를 들어, 적어도 10 ㎲ 정도이다. 제어부 (21) 는, 경과 기간이 산출 기간을 초과한 경우에는, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf, 단락 주파수 fs 및 용접 속도 Vw 의 이동 평균값을 산출한다.
다음으로, 제어부 (21) 는, 산출된 이동 평균값이, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 의 범위에 있는지의 여부를 판정한다. 제어부 (21) 는, 산출된 이동 평균값이 상기 범위 내에 있는 경우에는, 용접 불량 없음으로 판정한다. 제어부 (21) 는, 산출된 이동 평균값이 상기 범위 외에 있는 경우에는, 용접 불량 있음으로 판정하고, 품질 판정을 종료한다.
또한, 제어부 (21) 는, 용접 불량 있음으로 판정한 경우에, 품질 판정을 종료하지 않고 (요컨대, 용접 작업을 정지하지 않고), 용접 작업을 끝까지 수행시키면서, 품질 판정을 계속해도 된다. 또, 제어부 (21) 는, 산출된 이동 평균값이 상기 범위에 있는지의 여부의 판정을, 용접이 개시된 시각부터 시작해도 되고, 용접이 종료되고 나서 시작해도 된다.
［효과］
다음으로, 용접 로봇 시스템 (1) 에 있어서의 아크 용접 품질 판정 시스템의 효과에 대하여 설명한다.
종래부터, 용접 불량 그 자체를 저감시키는 기술이나, 용접 불량을 보다 정확하게 검출하는 기술이 개발되어 있다. 용접 불량을 보다 정확하게 검출하는 기술로서, 예를 들어, 특허문헌 1 이 제안되어 있다. 특허문헌 1 에서는, 아크 용접 중의 실제 용접 전류 혹은 용접 전압의 이동 평균값이, 미리 설정된 범위를 일탈한 경우에, 용접 불량이 발생한 것으로 판정하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 에 기재된 발명에서는, 임계값이 정상시의 용접 조건 (용접 전류, 용접 전압 등) 을 기준으로 한 일정한 값으로 되어 있기 때문에, 정상시가 아닌 상태 (예를 들어 용접 개시시나 용접 종료시, 혹은 용접 조건을 의도적으로 변경하였을 때 등) 에서는, 용접 불량을 판정할 수 없다는 문제가 있었다.
한편, 본 실시형태에서는, 과거의 복수의 계측값 P1 ∼ PN 을 포함하는 모집단으로부터 얻어진 통계적인 값에 기초하여, 용접 불량의 판정에 사용되는 임계값 (상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x)) 이 설정된다. 이로써, 용접 불량의 판정에 사용되는 임계값 (상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x)) 이, 과거에 실시된 안정적인 용접 결과의 축적으로부터 구해진 값이 된다. 그 결과, 정상시 이외의 용접 상태여도, 과거의 동일한 용접 상태하에서 얻어진 임계값이 사용되는 것이 되므로, 용접 불량을 판정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 최대값 Pmax (x) 및 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어 있는 경우에는, 정상시 이외의 용접 상태여도, 적은 계산량으로 용접 불량을 판정할 수 있다. 또, 본 실시형태에 있어서, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 최대값 Pmax (x) 및 최소값 Pmin (x) 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어 있는 경우에는, 정상시 이외의 용접 상태여도, 적은 계산량으로 비교적 양호한 정밀도로 용접 불량을 판정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 N 개의 계측값 Px (1) ∼ Px (N) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어 있는 경우에는, 정상시 이외의 용접 상태여도, 양호한 정밀도로 용접 불량을 판정할 수 있다. 또, 본 실시형태에 있어서, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 NY 개 (Y ≥ 2) 의 계측값 Pz (1) ∼ Pz (NY) 의 표준 편차 σx 에 기초하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어 있는 경우에는, 정상시 이외의 용접 상태여도, 양호한 정밀도로 용접 불량을 판정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 모집단에 있어서, 시각 tx 마다, 시각 tx 에 있어서의 평균값 μx 에, 시각 tx 또는 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 표준 편차 σx 의 K 배 (K ≥ 1) 를 더한 값이 상한값 Pupper (x) 로 설정됨과 함께, 시각 tx 에 있어서의 평균값 μx 로부터, 시각 tx 또는 시각 tx 를 포함하는 복수의 시각에 있어서의 표준 편차 σx 의 K 배 (K ≥ 1) 를 뺀 값이, 시각 tx 에 있어서의 하한값 Plower (x) 로 설정되어 있는 경우에는, 정상시 이외의 용접 상태여도, 양호한 정밀도로 용접 불량을 판정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 취득한 각 계측값 P1 ∼ PN 에 포함되는, 용접 개시 위치 또는 용접 개시시에 가장 가까운 계측값 Px (i) (개시시 계측값) 가 검출되고, 계측값 P1 ∼ PN 마다 검출된 개시시 계측값의 시각을 기점으로 하여, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어 있는 경우에는, 용접 개시 시각의 편차에서 기인되는 오판정을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 용접 불량의 판정에 사용하는 계측값으로서, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf, 용접 속도 Vw, 또는 단락 주파수 fs 가 사용되고 있으므로, 정상시 이외의 용접 상태여도, 용접 불량을 판정할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf, 용접 속도 Vw, 또는 단락 주파수 fs 를 계측하는 계측부가 형성되어 있고, 그 계측부에 의해 계측된 값이, 용접 불량의 판정에 사용되고 있으므로, 정상시 이외의 용접 상태여도, 용접 불량을 판정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 계측값 Px (i) 와 용접 거리 Wp 의 관계가, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 와 함께 표시부 (32) 에 그래픽 표시되기 때문에, 정상시 이외의 용접 상태여도, 사용자가 직관적으로 용접 불량의 판정 결과를 확인할 수 있다.
＜2. 변형예＞
이하에, 상기 실시형태의 용접 로봇 시스템 (1) 의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 상기 실시형태와 공통의 구성 요소에 대해서는, 상기 실시형태에 부여되어 있던 부호와 동일한 부호가 부여된다. 또, 상기 실시형태와 상이한 구성 요소의 설명을 주로 하고, 상기 실시형태와 공통된 구성 요소의 설명에 대해서는 적절히 생략하는 것으로 한다.
[변형예 A]
상기 실시형태에서는, 샘플링 주기 Δt 로 규정되는 시각 tx (1 ≤ x ≤ X) 마다, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어 있었다. 그러나, 상기 실시형태에 있어서, 샘플링 주기 Δt 와는 상이한 주기로 규정되는 시각 tx (1 ≤ x ≤ X) 마다, 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 가 설정되어도 된다.
[변형예 B]
상기 실시형태에서는, 설정 파일 (22D) 에는, 예를 들어, 용접 전류 Is, 용접 전압 Vs, 와이어 송급 속도 Vf 및 용접 속도 Vw 의 각각의 설정값이 기술되어 있었다. 그러나, 상기 실시형태 및 그 변형예에 있어서, 설정 파일 (22D) 에, 또한, 상기 서술한 와이어 송급 부하 Ld 및 펄스 주파수 fp 의 각각의 설정값이 기술되어 있어도 된다. 이 때, 계측 파일 (22E) 에는, 와이어 송급 부하 Ld 및 펄스 주파수 fp 의 계측값이 기술된다. 와이어 송급 부하 Ld 는, 와이어 송급 장치 (14) 의 모터 전류로부터 산출되는 물리량이다. 펄스 주파수 fp 는, 펄스 용접법에 의한 용접 중의 1 초당의 펄스수이다. 본 변형예 B 에서는, 용접 불량의 판정에 사용하는 계측값으로서, 와이어 송급 부하 Ld 또는 펄스 주파수 fp 가 사용되기 때문에, 정상시 이외의 용접 상태여도, 용접 불량을 판정할 수 있다. 또, 본 변형예 B 에서는, 와이어 송급 부하 Ld 또는 펄스 주파수 fp 를 계측하는 계측부가 형성되어 있고, 그 계측부에 의해 계측된 값이, 용접 불량의 판정에 사용되기 때문에, 정상시 이외의 용접 상태여도, 용접 불량을 판정할 수 있다.
[변형예 C]
상기 실시형태에서는, 임계값 파일 (22F) 이 로봇 제어 장치 (20) 의 기억부 (24) 내에 격납되어 있었다. 그러나, 상기 실시형태 및 그 변형예에 있어서, 임계값 파일 (22F) 이, 예를 들어, 로봇 제어 장치 (20) 와 네트워크로 접속된 다른 하드 디스크 등의 기억부 내에 격납되어 있어도 된다. 단, 이 경우에는, 로봇 제어 장치 (20) 는, 네트워크로 접속된 다른 하드 디스크 등의 기억부 내에 임계값 파일 (22F) 을 격납하거나, 네트워크로 접속된 다른 하드 디스크 등의 기억부 내로부터 임계값 파일 (22F) 을 판독 출력하거나 하도록 되어 있다.
[변형예 D]
상기 실시형태에서는, 제어부 (21) 는, 용접 구간 WS 의 종료 횟수가 소정의 횟수 (N 회) 에 도달한 것을 검지하면, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 를 생성하고 있었다. 그러나, 상기 실시형태 및 그 변형예에 있어서, 용접 구간 WS 의 종료 횟수가 소정의 횟수 (N 회) 에 도달하였을 때에, 사용자가, 로봇 제어 장치 (20) (제어부 (21)) 에 대해, 시각 tx 에 있어서의 상한값 Pupper (x) 및 하한값 Plower (x) 의 생성을 지시해도 된다.
본 출원은 일본 특허청에 있어서 2015년 8월 21일에 출원된 일본 특허출원번호 제2015-164131호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면, 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라, 여러 가지의 수정, 콤비네이션, 서브 콤비네이션, 및 변경을 상도할 수 있지만, 그것들은 첨부하는 청구범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것인 것이 이해된다.

Claims (11)

  1. 공통 용접 조건 설정하에서 용접이 반복하여 실시되었을 때에 얻어진 복수의 계측값을 모집단으로 하였을 때에, 상기 모집단에 있어서, 제 1 시각마다, 상기 제 1 시각 또는 상기 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 최대값에 기초하여 상기 제 1 시각에 있어서의 상한값을 설정하고, 상기 제 1 시각 또는 상기 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 최소값에 기초하여 상기 제 1 시각에 있어서의 하한값을 설정하는 설정부와,
    상기 용접 조건 설정하에서 용접시에 얻어진 계측값이 상기 상한값과 상기 하한값의 범위에 있을 때에는 용접 불량 없음으로 판정하고, 상기 계측값이 상기 범위 외에 있을 때에는 용접 불량 있음으로 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 설정부는, 각 상기 계측값에 포함되는, 용접 개시 위치 또는 용접 개시시에 가장 가까운 개시시 계측값을 검출하고, 상기 계측값마다 검출된 상기 개시시 계측값을 기점으로 하여, 상기 상한값 및 상기 하한값을 설정하는, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  2. 공통 용접 조건 설정하에서 용접이 반복하여 실시되었을 때에 얻어진 복수의 계측값을 모집단으로 하였을 때에, 상기 모집단에 있어서, 제 1 시각마다, 상기 제 1 시각 또는 상기 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 표준 편차에 기초하여 상기 제 1 시각에 있어서의 상한값 및 하한값을 설정하는 설정부와,
    상기 용접 조건 설정하에서 용접시에 얻어진 계측값이 상기 상한값과 상기 하한값의 범위에 있을 때에는 용접 불량 없음으로 판정하고, 상기 계측값이 상기 범위 외에 있을 때에는 용접 불량 있음으로 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 설정부는, 각 상기 계측값에 포함되는, 용접 개시 위치 또는 용접 개시시에 가장 가까운 개시시 계측값을 검출하고, 상기 계측값마다 검출된 상기 개시시 계측값을 기점으로 하여, 상기 상한값 및 상기 하한값을 설정하는, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 모집단에 있어서, 상기 제 1 시각마다, 상기 제 1 시각에 있어서의 평균값에, 상기 제 1 시각 또는 상기 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 표준 편차의 정의 정수배를 더한 값을, 상기 제 1 시각에 있어서의 상한값으로 설정하고,
    상기 설정부는, 상기 모집단에 있어서, 상기 제 1 시각마다, 상기 제 1 시각에 있어서의 평균값에서, 상기 제 1 시각 또는 상기 제 1 시각을 포함하는 복수의 시각에 있어서의 표준 편차의 정의 정수 배를 뺀 값을, 상기 제 1 시각에 있어서의 하한값으로 설정하는, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 계측값은, 용접 전류, 용접 전압, 와이어 송급 속도, 용접 속도, 와이어 송급 부하, 단락 주파수, 또는 펄스 주파수인, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    복수의 상기 계측값은, 용접 전류, 용접 전압, 와이어 송급 속도, 용접 속도, 와이어 송급 부하, 단락 주파수, 또는 펄스 주파수인, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 전류, 상기 용접 전압, 상기 와이어 송급 속도, 상기 용접 속도, 상기 와이어 송급 부하, 상기 단락 주파수, 또는 상기 펄스 주파수를 계측하는 계측부를 추가로 구비한, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 용접 전류, 상기 용접 전압, 상기 와이어 송급 속도, 상기 용접 속도, 상기 와이어 송급 부하, 상기 단락 주파수, 또는 상기 펄스 주파수를 계측하는 계측부를 추가로 구비한, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측값과 용접 거리의 관계를, 상기 상한값 및 상기 하한값과 함께 그래픽 표시하는 표시부를 추가로 구비한, 아크 용접 품질 판정 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 계측값과 용접 거리의 관계를, 상기 상한값 및 상기 하한값과 함께 그래픽 표시하는 표시부를 추가로 구비한, 아크 용접 품질 판정 시스템.
KR1020187002976A 2015-08-21 2016-08-18 아크 용접 품질 판정 시스템 KR102479865B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-164131 2015-08-21
JP2015164131A JP6636284B2 (ja) 2015-08-21 2015-08-21 アーク溶接品質判定システム
PCT/JP2016/074120 WO2017033832A1 (ja) 2015-08-21 2016-08-18 アーク溶接品質判定システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180043255A KR20180043255A (ko) 2018-04-27
KR102479865B1 true KR102479865B1 (ko) 2022-12-20

Family

ID=58100115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187002976A KR102479865B1 (ko) 2015-08-21 2016-08-18 아크 용접 품질 판정 시스템

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6636284B2 (ko)
KR (1) KR102479865B1 (ko)
CN (1) CN107921587B (ko)
TW (1) TWI689369B (ko)
WO (1) WO2017033832A1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107414251B (zh) * 2017-09-15 2019-06-04 唐山松下产业机器有限公司 焊接设备、燃弧判定处理方法及装置
JP6636004B2 (ja) 2017-11-28 2020-01-29 株式会社ダイヘン アークスタート調整装置、溶接システム、アークスタート調整方法及びコンピュータプログラム
KR102328306B1 (ko) * 2017-12-27 2021-11-17 대우조선해양 주식회사 시임 용접부 용입깊이 추정방법
KR102400012B1 (ko) * 2017-12-28 2022-05-20 대우조선해양 주식회사 시임 용접의 품질 진단 방법
JP6599505B2 (ja) * 2018-04-27 2019-10-30 株式会社ダイヘン アークエンド調整装置、溶接システム、アークエンド調整方法及びコンピュータプログラム
JP7026576B2 (ja) * 2018-05-28 2022-02-28 株式会社神戸製鋼所 溶接状態判定装置、溶接状態判定方法、及びプログラム
JP7296792B2 (ja) * 2019-06-19 2023-06-23 株式会社ダイヘン 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム
JP7306898B2 (ja) * 2019-07-09 2023-07-11 株式会社ダイヘン 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム
JP7274990B2 (ja) * 2019-09-06 2023-05-17 三菱重工業株式会社 溶接実績自動採取方法およびシステム
KR102536439B1 (ko) * 2019-12-04 2023-05-26 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 용접 이상 진단 장치
CN110883403B (zh) * 2019-12-24 2020-10-30 华中科技大学 一种用于电弧增材制造的焊道建模方法、设备及系统
KR102181432B1 (ko) * 2020-04-22 2020-11-24 김한수 지능형 로봇제어 시스템
CN111843272B (zh) * 2020-07-10 2022-02-22 中车工业研究院有限公司 基于焊接过程信息融合的质量判别方法及装置
KR102335238B1 (ko) * 2020-08-07 2021-12-06 백경봉 인공지능 기반 금속 제품 성형 시스템
JP7156421B2 (ja) * 2021-02-16 2022-10-19 株式会社安川電機 溶接システム、溶接品質の評価方法、及び溶接品の製造方法
JP2022177565A (ja) * 2021-05-18 2022-12-01 トヨタ自動車株式会社 アークスタッド溶接装置、および、アークスタッド溶接方法
JP7326401B2 (ja) * 2021-10-28 2023-08-15 株式会社安川電機 異常推定システム、異常推定方法、及びプログラム
WO2023119470A1 (ja) * 2021-12-22 2023-06-29 川崎重工業株式会社 ロボットシステムおよびロボット
CN115351456A (zh) * 2022-08-25 2022-11-18 沈阳奇昊汽车配件有限公司 焊缝焊接质量判断方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100192114B1 (ko) * 1988-12-16 1999-06-15 레날드 화브레/비트 스툼프 전기적 용접부들의 품질을 감시하기 위한 장치
KR100760655B1 (ko) * 2007-07-09 2007-09-20 강성관 용접 품질 감시 방법 및 감시 장치
JP2007253221A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Tokyu Car Corp レーザ溶接方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04237565A (ja) * 1991-01-22 1992-08-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd アーク溶接機モニタ装置
JPH05329645A (ja) * 1992-06-02 1993-12-14 Nachi Fujikoshi Corp アークセンサモニター装置及びその使用方法
JP2000225466A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 溶接温度の計測方法
JP2003117657A (ja) * 2001-10-15 2003-04-23 Daido Steel Co Ltd アーク溶接評価方法及び装置
JP4237565B2 (ja) 2003-07-14 2009-03-11 株式会社トクヤマ 光学活性二級アルコール化合物の製造方法
AT504197B1 (de) * 2006-09-08 2010-01-15 Fronius Int Gmbh Schweissverfahren zur durchführung eines schweissprozesses
US8742280B2 (en) * 2010-01-07 2014-06-03 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for statistically analyzing welding operations

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100192114B1 (ko) * 1988-12-16 1999-06-15 레날드 화브레/비트 스툼프 전기적 용접부들의 품질을 감시하기 위한 장치
JP2007253221A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Tokyu Car Corp レーザ溶接方法
KR100760655B1 (ko) * 2007-07-09 2007-09-20 강성관 용접 품질 감시 방법 및 감시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017039160A (ja) 2017-02-23
TWI689369B (zh) 2020-04-01
TW201722598A (zh) 2017-07-01
CN107921587B (zh) 2020-11-10
JP6636284B2 (ja) 2020-01-29
WO2017033832A1 (ja) 2017-03-02
KR20180043255A (ko) 2018-04-27
CN107921587A (zh) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102479865B1 (ko) 아크 용접 품질 판정 시스템
CN109834367B (zh) 用于焊炬摆动的系统和方法
JP6211243B2 (ja) アーク溶接モニタ装置
US9833857B2 (en) Method for teaching/testing a motion sequence of a welding robot, welding robot and control system for same
JP6046467B2 (ja) ロボットシステム
JP6240133B2 (ja) 溶接を行う打点の位置を測定するスポット溶接システム
JP6029967B2 (ja) アーク溶接ロボットシステム
EP2011598A2 (en) Method of determining deterioration of pressurizing performance of spot welding gun
JP6050004B2 (ja) アーク溶接モニタ装置
WO2020251038A1 (ja) リペア溶接制御装置およびリペア溶接制御方法
JP6659431B2 (ja) 消耗品監視装置
JP2020203308A (ja) 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム
WO2018168448A1 (ja) 溶接状態判定システム及び溶接状態判定方法
JP6546407B2 (ja) アーク溶接監視システム
JP2597598B2 (ja) レーザ加工機におけるノズルチェック装置
JP4780901B2 (ja) スタッド溶接工程における溶接作業のモニタリング方法及び、その方法を実行するための装置
JP6558818B1 (ja) 放電加工装置
JP6580438B2 (ja) 交換情報出力装置
WO2015198816A1 (ja) アーク溶接品質判定システム
JP6672551B2 (ja) アーク溶接の表示装置及び表示方法
JPH09262670A (ja) 溶接装置のステイタス表示方法
JP7296791B2 (ja) 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム
JP7296792B2 (ja) 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム
JP7304224B2 (ja) 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム
JP7306898B2 (ja) 制御装置、プログラム、及びロボット制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant