WO2018186152A1 - 接合監視システムおよび接合装置 - Google Patents

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WO2018186152A1
WO2018186152A1 PCT/JP2018/010585 JP2018010585W WO2018186152A1 WO 2018186152 A1 WO2018186152 A1 WO 2018186152A1 JP 2018010585 W JP2018010585 W JP 2018010585W WO 2018186152 A1 WO2018186152 A1 WO 2018186152A1
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WO
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data
load
welding
joining
monitoring system
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PCT/JP2018/010585
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English (en)
French (fr)
Inventor
竜司 中川
遠藤　久
裕 吉川
敏広 山田
修弘 掛布
英也 井坂
Original Assignee
株式会社日立製作所
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.)
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    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
    • 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
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25—Monitoring devices

Definitions

  • the present invention relates to a bonding monitoring system and a bonding apparatus.
  • a resistance welding apparatus includes a strain gauge that performs a load, and a control unit that detects a load applied to the first welding electrode during welding of the welding object based on a signal from the strain gauge.
  • This invention is made in view of such a situation, and it aims at providing the joining monitoring system and joining apparatus which can determine the welding quality of a to-be-welded product and the joining quality of a to-be-joined product.
  • a joining monitoring system includes a plurality of load sensors that detect a load applied to a gripping member that abuts and fixes a plurality of articles to be joined on a joining surface, and A joining output sensor that measures the output of the joining means for heating the joining surface, a recording device that continuously records the output of the joining output sensor and load data of the load sensor, and the recording device that records the recording device. Based on the load data, a plurality of the workpieces to be bonded are not uniformly contacted on the joint surface. Based on the output of the joining output sensor, a reference time during joining is set, and a time difference from the reference time is given to the load bias data at each time during joining.
  • a load bias fluctuation data generating unit that generates load bias fluctuation data that is time fluctuation data of load bias, a recording device that records the generated load bias fluctuation data, and the load bias fluctuation recorded in the recording device.
  • a reference data accumulating unit for accumulating reference data serving as a reference for determining joint quality based on the data.
  • a joining monitoring system and a joining apparatus capable of determining the joining quality of a product to be welded and the welding quality of the product to be welded.
  • FIG. 6 is a diagram showing a mounting position of a flat plate-shaped welded article, a gripping member, and a load sensor of the welding monitoring system according to the first embodiment, and a diagram in a case where the flat plate-shaped welded article is in uniform contact with an abutting surface. is there. It is a figure which shows the case where the flat-plate-shaped to-be-welded product of the welding monitoring system which concerns on the said 1st Embodiment, the attachment position of a holding member, and a load sensor is shown, and is contacting in the state inclined in one direction.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a welding monitoring system (joining monitoring system) according to the first embodiment of the present invention.
  • a welding monitoring system 100 includes a gripping member 110 that abuts and fixes a plurality of products to be welded (joined products) 1 at a joint surface (welded surface), and a load during a welding process (during welding).
  • Data recording means 120 for recording data, and data evaluation means 130 for analyzing and evaluating load data recorded by the data recording means 120 are provided.
  • the joining includes normal welding (Welding), friction stir welding (Friction Stir Welding), and the like.
  • the gripping member 110 abuts and fixes a plurality of products to be welded (for example, the products to be welded 1a and 1b in FIG. 2) at the surfaces to be joined. Therefore, the gripping member 110 is composed of a plurality of gripping members 110 (see the upper gripping member 110a and the lower gripping member 110b in FIG. 2) for gripping a plurality of articles to be welded from above and below, for example. At least one of the plurality of gripping members 110 is movable. A movable gripping member (see the upper gripping member 110a in FIG. 2) sandwiches the workpiece 1 together with another gripping member (see the lower gripping member 110b in FIG.
  • the gripping member 110 will be described later. In the present embodiment, the gripping member 110 will be described as being included in the components of the welding monitoring system 100.
  • the data recording means 120 includes a plurality of load sensors 121 that detect a load applied to the gripping member 110 and a welding machine that heats the attached surface 11 of the article to be welded 1 (for example, the articles to be welded 1a and 1b in FIG. 2).
  • a welding output sensor 122 that measures the output of (not shown) and a recording device 123 that continuously records the output of the welding output sensor 122 and the load data of the load sensor 121 are provided. That is, the time change of the output at the time of welding of the welding output sensor 122 and the time change of the load data at the time of welding of the load sensor 121 are recorded (measured).
  • the load sensor 121 (provided with four in the example of FIGS. 2 and 3) measures the load experienced by the gripping member 110 as the welding progresses as pressure is applied. Specifically, the load sensor 121 measures a load (load data) near the contact surface between the gripping member 110 and the workpiece 1.
  • the load sensor 121 is configured by, for example, a strain gauge that converts a force or mass such as tension / compression into an electric signal. Although the structure which affixes a strain gauge as a load sensor element on the surface of the shape holding member 110 is taken, it is not limited to this.
  • the load sensor 121 is installed in the vicinity of the contact surface of the gripping member 110 with the workpiece 1 to be gripped.
  • the data evaluation unit 130 includes a load bias evaluation unit 131, a load bias fluctuation data generation unit 132, a recording device 133, a reference data storage unit 134, and a difference extraction unit 135. Based on the load data recorded in the recording device 123, the load deviation evaluation unit 131 uniformly contacts a plurality of workpieces 1 (for example, the workpieces 1 a and 1 b in FIG. 2) on the abutting surface 11. The deviation of the load distribution due to the failure is calculated as load deviation data.
  • the load bias variation data generation unit 132 sets a reference time during welding (for example, a start time of energization of the welding output) based on the output of the welding output sensor 122 recorded in the recording device 123, and also during welding. By adding a time difference from the reference time to the load bias data at each time, load bias variation data that is time variation data of the load bias is generated.
  • the reference time is set in common in each workpiece so that the welding quality of each workpiece is determined under the same condition when the welding quality of the plurality of workpieces 1 is sequentially determined. This is the reference time.
  • the time difference from this reference time can be set by setting this reference time. For example, when using heating by current as welding means, the load bias fluctuation data generation unit 132 sets the time of the rise (start of energization) of the welding output as the reference time.
  • the recording device 133 records the load bias fluctuation data generated by the load bias fluctuation data generation unit 132.
  • the reference data accumulating unit 134 accumulates data (reference data) serving as a reference for welding quality determination based on the load bias fluctuation data recorded in the recording device 133. That is, by using the welded product 1 of good quality as the welded product 1, data (reference data) serving as a reference for welding quality determination can be accumulated (see FIG. 8: “registration process”). .
  • the data (reference data) serving as a reference for the welding quality determination is stored in the reference data storage unit 134, and the difference extraction unit 135 reads it out as comparison data.
  • the load deviation variation data of each welded product is analyzed, and a good determination result is accumulated as reference data by a statistical method. Is also possible.
  • the difference extraction unit 135 compares the load bias fluctuation data recorded in the recording device 133 with the reference data stored in the reference data storage unit 134, and extracts a difference.
  • the data evaluation means 130 is constituted by, for example, a general-purpose or dedicated processing server.
  • the data evaluation means 130 is realized by a CPU (Central Processing ⁇ Unit) developing and executing a program stored in a storage unit (not shown) of this processing server on a RAM.
  • CPU Central Processing ⁇ Unit
  • FIGS. 2 to 4 are views showing attachment positions of the article to be welded, the gripping member, and the load sensor.
  • 2 shows a case where the shape of the article to be welded and the gripping member is cylindrical or columnar
  • FIG. 3 shows a case where the shape of the article to be welded and the gripping member is prismatic
  • FIG. The case where the shape of a member is a flat plate shape is shown, respectively.
  • the holding member 110 includes an upper holding member 110a and a lower holding member 110b that hold the cylindrical or columnar workpieces 1a and 1b sandwiched from above and below.
  • At least one gripping member 110 (for example, the upper gripping member 110a) is movable.
  • the movable gripping member sandwiches the products to be welded 1a and 1b together with the other gripping members (lower gripping member 110b), and applies pressure to the abutting surface 11 in a vertical direction. 1a and 1b are fixed. Note that when the upper gripping member 110a and the lower gripping member 110b are collectively referred to without distinction, they are referred to as the gripping member 110 (hereinafter, the same notation method is used).
  • load sensors 121 are installed at substantially equal intervals along a line parallel to the boundary line of the contact surface between the gripping member 110 (the upper gripping member 110a and the lower gripping member 110b) and the workpieces 1a and 1b. To do.
  • the load sensor 121 is provided with four load sensors 121a to 121d at equal intervals on the outer peripheral surface of the lower gripping member 110b.
  • the load sensors 121a and 121c and the load sensors 121b and 121d are installed at a pair of opposing positions.
  • the load sensors 121a to 121d have the same configuration.
  • the load sensors 121a to 121d are collectively referred to as the load sensor 121 without being distinguished from each other.
  • the gripping member 110 is composed of an upper gripping member 110c and a lower gripping member 110d that grip the workpieces 1c and 1d in the shape of prisms (here, quadrangular prisms) from above and below.
  • At least one gripping member 110 (for example, the upper gripping member 110c) is movable.
  • the movable gripping member sandwiches the products to be welded 1c and 1d together with the other gripping members (lower gripping member 110d), and applies pressure to the abutting surface 12 in a vertical direction. 1c and 1d are fixed.
  • load sensors 121 are installed at substantially equal intervals along a line parallel to the boundary line of the contact surface between the gripping member 110 (the upper gripping member 110c and the lower gripping member 110d) and the workpieces 1c and 1d. To do.
  • the load sensor 121 is provided with four load sensors 121a to 121d at equal intervals on the outer peripheral surface of the lower gripping member 110b.
  • the load sensors 121a and 121c and the load sensors 121b and 121d are installed at a pair of opposing positions.
  • the gripping member 110 includes a gripping member 110e and a gripping member 110f that grip and hold the flat plate-shaped workpieces 1e and 1f from the x direction.
  • At least one gripping member 110 (for example, the gripping member 110e) is movable.
  • the movable gripping member (grip member 110e) sandwiches the products to be welded 1e and 1f together with the other gripping members (grip member 110f), and applies a pressure perpendicular to the abutting surface 13, whereby the product to be welded 1e and 1f is fixed.
  • four sets of x-direction load sensors 131a to 131d and y-direction load sensors 141a to 141d are installed. That is, the set of the x-direction load sensor 131a and the y-direction load sensor 141a of the gripping member 110e is installed opposite to the set of the x-direction load sensor 131d and the y-direction load sensor 141d of the gripping member 110f. Further, the set of the x-direction load sensor 131b and the y-direction load sensor 141b of the gripping member 110e is installed to face the pair of the x-direction load sensor 131c and the y-direction load sensor 141c of the gripping member 110f.
  • Four or more load sensors 121 are installed at substantially equal intervals along a line parallel to the boundary line of the contact surface between the gripping member 110 (the upper gripping member 110a and the lower gripping member 110b) and the workpieces 1a and 1b. Has been.
  • a larger load is measured by a load sensor installed in the inclined direction.
  • the information regarding the contact condition on the butted surfaces 11 of the products to be welded 1a and 1b can be obtained by the difference in signal between the load sensor elements.
  • the heating method include current application (resistance welding method), laser irradiation (laser welding method), stirring with a rotating tool (friction stirring welding method), and the like.
  • the butted surfaces 11 are melted or softened by heating, and the products to be welded are joined (welded).
  • the welding output sensor 122 measures an output for heating.
  • the load sensor 121 measures a load (load data) in the vicinity of the contact surface between the gripping member 110 and the workpiece 1 and continuously records it in the recording device 123 (see FIG. 1). In the recording device 123, the load data of the load sensor 121 in the time from the welding start time to the end time based on the output (output signal) of the welding output sensor 122 is continuously recorded in a required measurement cycle. 123.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the attachment positions of the article to be welded, the gripping member, and the load sensor.
  • FIG. 5A shows that the article to be welded is in uniform contact with the abutting surface, and FIG. The case where it touches in the state is shown.
  • the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the load sensors 121a to 121c measure substantially equal loads.
  • the load deviation evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 evaluates that the contact state of the abutting surface 11 is uniform.
  • the load sensor 121a installed in the inclined direction
  • a load that is larger than that of the load sensor 121c installed in is measured.
  • the load deviation evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 evaluates the direction and magnitude of the load deviation on the abutting surface 11 based on the difference between the measured values, and calculates load deviation data.
  • the load bias evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 combines the load data of the plurality of load sensors 121 at a certain time, and calculates load bias data indicating the direction and magnitude of the load bias ( (See FIG. 6 below).
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the gripping member and the load sensor.
  • FIG. 6 shows a method for calculating load bias data when a strain gauge is attached as the load sensor 121 to the cylindrical or columnar holding member 110 shown in FIG.
  • the x-axis is taken in an arbitrary direction within the surface in contact with the article to be welded, and the y-axis is taken in a direction orthogonal to the x-axis.
  • a load sensor 121a is installed in the first quadrant of the x axis and y axis, a load sensor 121b is installed in the second quadrant, a load sensor 121c is installed in the third quadrant, and a load sensor 121d is installed in the fourth quadrant.
  • load imbalance epsilon y to load bias epsilon x and y-axis directions of the x-axis direction is represented by the following formula (1).
  • Load imbalance evaluation unit 131 of the data evaluation unit 130 (see FIG. 1), according to equation (1), to generate a load bias data, a load imbalance epsilon y to load bias epsilon x and y-axis directions of the x-axis direction evaluate.
  • the method for calculating the load bias data when the load sensor 121 is installed on the cylindrical or columnar holding member 110 has been described above. This evaluation method can similarly generate load bias data even when the prismatic holding member 110 shown in FIG. 3 is used.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing mounting positions of a flat plate-shaped workpiece, a gripping member, and a load sensor.
  • FIG. 7A is a diagram showing a case where the flat plate-shaped workpiece is uniformly in contact with the abutting surface. 7B shows the case where it contacts in the state inclined in one direction. The same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
  • size of the load of the x direction applied to the to-be-welded goods 1 is shown as a magnitude
  • the gripping member 110 includes a gripping member 110e and a gripping member 110f that grip and hold the flat plate-shaped workpieces 1e and 1f from the x direction.
  • the gripping member 110e and the gripping member 110f sandwich the products to be welded 1e and 1f, and fix the products to be welded 1e and 1f by applying pressure perpendicular to the abutting surface 13.
  • four sets of x-direction load sensors 131a to 131d and y-direction load sensors 141a to 141d are installed.
  • the x-direction load sensor 131a and the x-direction load sensor 131d are substantially equal loads. Measure. Similarly, the x-direction load sensor 131b and the x-direction load sensor 131c measure substantially equal loads in both. Similarly, in the y direction, the y direction load sensor 134a and the y direction load sensor 141d measure the same load, and the y direction load sensor 134b and the y direction load sensor 141c measure the same load. In this case, the load deviation evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 evaluates that the contact state of the attached surface 13 is uniform.
  • the load deviation ⁇ y in the y-axis direction is obtained by the difference. be able to. From this y-direction load deviation ⁇ y , it is possible to obtain information on the state of the inclination and the butt surface of the products to be welded 1e and 1f. In this way, by installing a plurality of sets of four load sensors facing each other (two sets in FIG. 6) along the y direction, the load deviations ⁇ x and ⁇ y at the respective installation positions can be obtained.
  • the load bias evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 evaluates the direction and magnitude of the load bias on the abutting surface 11 based on the difference between the measured values, and generates load bias data.
  • the load bias fluctuation data generation unit 132 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 sets a reference time based on the output signal of the welding output sensor 122 (see FIG. 1) of the data recording unit 120. For example, when heating by current is used as the welding means, the time of the rise (start of energization) of the welding output is set as the reference time. Then, the load bias fluctuation data generation unit 132 generates the load bias fluctuation data by adding a time difference from the reference time to the load bias data output by the load bias evaluation unit 131 at each time.
  • Load bias fluctuation data is set so that the welding output rise (energization start) time is set as the reference time, so that the weld quality of each workpiece 1 can be evaluated at a common reference time, and the load bias that changes from moment to moment Data can be compared between each article 1 to be welded. Thereby, the pattern of the change of the contact condition on the butt
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process at the time of registration for accumulating data (reference data) serving as a reference for welding quality determination. This flow is executed by a CPU such as a server constituting the data evaluation unit 130, for example.
  • a CPU such as a server constituting the data evaluation unit 130, for example.
  • the case where the cylindrical or columnar workpiece to be welded and the gripping member shown in FIG. 2 are used as the reference workpiece to be welded is taken as an example.
  • step S1 the gripping member 110 of the data recording means 120 (see FIG. 1) sandwiches a good quality welded product 1 (for example, the welded products 1a and 1b in FIG.
  • the welded product 1 of good quality (the welded products 1a and 1b in FIG. 2) is fixed.
  • the data recording means 120 melts the butt surface 11 by applying a current (resistance welding method), and joins the products to be welded 1 (the products to be welded 1a and 1b in FIG. 2).
  • the welding output sensor 122 (see FIG. 1) of the data recording unit 120 measures the output for heating.
  • step S4 the load sensor 121 (see FIG. 1) of the data recording unit 120 measures the load (load data) experienced by the gripping member 110 as the pressure is applied.
  • step S5 the recording device 123 (see FIG. 1) of the data recording means 120 continuously records the output of the welding output sensor 122 and the load data of the load sensor 121.
  • step S6 the load bias evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 generates load bias data of the welded product 1 of good quality based on the load data recorded in the recording device 123. .
  • step S7 the load bias fluctuation data generation unit 132 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 uses the output of the welding output sensor 122 recorded in the recording device 123 to determine the quality of the workpiece 1 to be welded.
  • Set the reference time For example, the time at which the welding output rises (starts energization) is set as the reference time.
  • step S8 the load bias fluctuation data generation unit 132 gives the load bias fluctuation data, which is the time fluctuation data of the load bias, by giving a time difference from the reference time to the load bias data at each time during welding. calculate.
  • step S9 the recording device 133 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 records the load bias fluctuation data.
  • step S10 the reference data accumulating unit 134 (see FIG. 1) of the data evaluation means 130 uses the data (reference) for determining the welding quality based on the load deviation variation data of the welded product 1 of good quality. Data).
  • the reference data storage unit 134 of the data evaluation unit 130 stores reference data for determining the welding quality of the welded product 1 with good quality, that is, the welded product 1 serving as a reference. It was.
  • This registration process is executed in advance prior to the monitoring process described later, and is stored in the reference data storage unit 134 as reference data.
  • reference data is accumulated for each welded product, depending on the shape and type of the welded product, welding machine (resistance welding, laser welding, friction stir welding), processing equipment (press machine), etc. .
  • FIG. 9 is a flowchart showing processing at the time of monitoring for determining the welding quality of the article to be welded. This flow is executed by a CPU such as a server constituting the data evaluation unit 130, for example.
  • a CPU such as a server constituting the data evaluation unit 130, for example.
  • the gripping member 110 of the data recording means 120 sandwiches the product 1 to be welded (for example, the products 1a and 1b in FIG. 2) to be monitored for welding, and the attached surface 11 (joint)
  • the workpiece 1 to be welded (the products to be welded 1a and 1b in FIG.
  • step S12 the data recording means 120, for example, melts the butt surface 11 by applying current (resistance welding method), and welds products 1 to be welded (welded products 1a and 1b in FIG. 2) to each other. Join.
  • step S13 the welding output sensor 122 (see FIG. 1) of the data recording means 120 measures the output for heating.
  • step S ⁇ b> 14 the load sensor 121 (see FIG. 1) of the data recording unit 120 measures a load (load data) experienced by the gripping member 110 with the application of pressure.
  • step S15 the recording device 123 (see FIG. 1) of the data recording unit 120 continuously records the output of the welding output sensor 122 and the load data of the load sensor 121.
  • step S ⁇ b> 16 the load deviation evaluation unit 131 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 calculates the load deviation data of the workpiece 1 to be welded based on the load data recorded in the recording device 123. To do.
  • step S17 the load bias fluctuation data generation unit 132 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 is a welding target to be welded based on the output signal of the welding output sensor 122 recorded in the recording device 123. 1 reference time is set. For example, the time at which the welding output rises (starts energization) is set as the reference time.
  • step S18 the load bias fluctuation data generation unit 132 calculates the load bias fluctuation data by adding a time difference from the reference time to the load bias data at each time during welding.
  • step S19 the recording device 133 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 records the load bias fluctuation data.
  • step S20 the reference data accumulating unit 134 (see FIG. 1) of the data evaluation means 130 uses the data (reference standard) for determining the welding quality based on the load bias fluctuation data of the article 1 having good quality. Data).
  • step S21 the difference extraction unit 135 (see FIG. 1) of the data evaluation unit 130 uses the load bias fluctuation data of the workpiece to be welded as reference data (the load bias fluctuation data of a good quality welded article). If the difference is smaller than the predetermined value, it is determined that the weld quality of the welded product is good.
  • the welding monitoring system 100 includes the gripping member 110 that abuts and fixes a plurality of articles to be welded 1 at the joint surface, and a plurality of load sensors that detect a load applied to the gripping member 110. 121, a welding output sensor 122 for measuring the output of the welding means for heating the attached surface 11 of the article 1 to be welded, and a recording device for continuously recording the output of the welding output sensor 122 and the load data of the load sensor 121 123. Further, based on the load data recorded in the recording device 123, a load bias evaluation unit 131 that generates load bias data when the products to be welded 1 do not contact each other on the abutting surface 11 uniformly, and the recording device 123.
  • Load bias fluctuation data generation unit 132 that generates load bias fluctuation data that is time fluctuation data of load bias
  • recording device 133 that records the generated load bias fluctuation data
  • load bias fluctuation data recorded in recording device 133 the reference data storage unit 134 that stores data serving as a reference for welding quality determination, and the load bias fluctuation data recorded in the recording device 133 are used. It comprises a difference extraction unit 135 for extracting a difference compared to the criteria data stored in the reference data storage unit 134, a.
  • load deviation fluctuation data which is time fluctuation data of load deviation
  • the melting state of the butt surface 11 can be estimated based on information reflecting a transitional change in the joining state during welding.
  • the variation in welding quality can be determined in real time, which can be used for quality control (quality improvement) of welded products.
  • inspection can be performed without stopping the production line. For this reason, a total quantity inspection is also possible.
  • a registration process for accumulating load bias fluctuation data of a good quality welded product is executed.
  • each welded product Load bias variation data is accumulated, and a product corresponding to the reference set value may be a good quality welded product.
  • a statistical process such as using a past value of load deviation variation data of each workpiece may be performed.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a welding monitoring system according to the second embodiment of the present invention.
  • the welding monitoring system 200 includes a gripping member 110 that abuts and fixes a plurality of workpieces 1 on the joint surface, and data recording means 120 that records load data during the welding process (during welding).
  • data evaluation means 230 for analyzing and evaluating the load data recorded by the data recording means 120.
  • the data evaluation unit 230 includes a load bias evaluation unit 231, a load bias fluctuation data generation unit 132, a recording device 133, a reference data storage unit 134, and a difference extraction unit 135.
  • the load bias evaluation unit 231 includes a vibration mode decomposition unit 232, an x-direction bias extraction unit 233, and a y-direction bias extraction unit 234.
  • the vibration mode decomposition unit 232 receives the measurement data of each load sensor 121 from the data recording unit 120 and decomposes the data into vibration frequency components.
  • the x-direction bias extraction unit 233 receives the data processed by the vibration mode decomposition unit 232, calculates the load bias in the x direction according to the equation (1), and sends the data to the load bias fluctuation data generation unit 132.
  • the y-direction bias extraction unit 234 receives the data processed by the vibration mode decomposition unit 232, calculates the load bias in the y direction according to the equation (1), and sends the data to the load bias fluctuation data generation unit 132.
  • the vibration mode decomposition unit 232 extracts a vibration mode having a specific frequency from the load data by Fourier transform. Thereby, the magnitude of the vibration accompanying the rapid displacement of the article to be welded during welding can be extracted, and other frequency components unrelated to the vibration of the article to be welded can be removed. As a result, data in which noise other than vibration on the joint surface is suppressed can be obtained, and the determination accuracy of welding quality can be improved.
  • the load deviation evaluation unit 231 of the data evaluation unit 230 includes the vibration mode decomposition unit 232, so that the determination accuracy of the welding quality can be improved. For example, it is possible to examine the degree of melting for each direction in which the time change (vibration) of the load distribution during welding is large. Therefore, according to the welding monitoring system 200 of this embodiment, the welding quality of a to-be-welded product can be improved.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a welding monitoring system according to the third embodiment of the present invention.
  • the welding monitoring system 300 includes a gripping member 110 that abuts and fixes a plurality of articles to be welded 1 at the joint surface, and data recording means 120 that records load data during the welding process (during welding).
  • data evaluation means 330 for analyzing and evaluating the load data recorded by the data recording means 120.
  • the data evaluation unit 330 includes a load bias evaluation unit 231, a load bias fluctuation data generation unit 332, a recording device 133, a reference data storage unit 134, and a difference extraction unit 335.
  • the load bias fluctuation data generation unit 332 displays on the two-dimensional plane the x-direction load bias and the y-direction load bias calculated by the load bias evaluation unit 231 as one point with the x-coordinate value and the y-coordinate value. Is generated.
  • the load deviation fluctuation data generation unit 332 generates display data for visualizing and displaying the time change (vibration) of the load distribution during welding on a two-dimensional plane of the load deviation in the x direction and the load deviation in the y direction. To do.
  • the load bias fluctuation data generation unit 332 connects the temporal changes (vibrations) with lines, and generates a single image as a load bias fluctuation locus. The trajectory is drawn so that the difference between the time when the data corresponding to the point on the trajectory is obtained and the reference time can be read.
  • the difference extraction unit 335 compares the load deviation variation data of the workpiece to be welded with the reference data and determines that the welding quality of the workpiece is good when the time change (vibration) is smaller than a predetermined value. To do.
  • FIGS. 12A to 12D are diagrams illustrating drawing on the two-dimensional plane of the display data generated by the load bias variation data generation unit 332.
  • FIG. 12A shows a drawing on the two-dimensional plane of the generated display data based on the article to be welded of good quality.
  • FIGS. 12B to 12D show drawing of display data generated on the two-dimensional plane based on the workpiece to be welded.
  • FIG. 12A draws (plots) each point (p0-p4) up to the end point (E; p5) at regular intervals using the reference time as the base point (S; p0) (see black circles ( ⁇ )). .
  • the time change (vibration) is drawn as a locus 11 of the load bias fluctuation.
  • the vibration mode decomposition unit 232 of the load bias evaluation unit 231 decomposes the measurement data of each load sensor 121 from the data recording unit 120 into vibration frequency components, and the x direction bias extraction unit 233 and the y direction bias extraction unit 234.
  • FIGS. 4 and 7 when a plurality of sets of four load sensors 131 and 141 facing each other are installed as shown in FIGS. 4 and 7, instead of the example using the formula (1), each set is changed to FIGS. 12B-D. A trajectory image of the exemplified load bias variation is obtained.
  • FIG. 13 is a flowchart showing processing at the time of monitoring for determining the welding quality of the article to be welded.
  • the same processes as those in the flow shown in FIG. 9 are denoted by the same step numbers, and description of overlapping portions is omitted.
  • the load bias fluctuation data generation unit 332 When the load bias fluctuation data is generated in step S18, in step S31, the load bias fluctuation data generation unit 332 generates display data for displaying the generated load bias fluctuation data on a two-dimensional plane. For example, as shown in FIG. 12A, on the x / y direction graph parallel to the joint surface, the reference time is the base point (S; p0), and the strain bias trajectory 11 reaches the end point (E; p5) at regular intervals. Then, each point (p0-p5) is drawn. This makes it possible to visualize and display the load distribution and the time variation of the vibration (that is, load deviation variation data).
  • step S32 the difference extraction unit 335 of the data evaluation unit 130 compares the load bias fluctuation data of the workpiece to be welded with the reference data (the load bias fluctuation data of the welded article with good quality) to determine the time.
  • the change (vibration) is smaller than a predetermined value, it is determined that the weld quality of the article to be welded is good.
  • the welding quality of a to-be-welded product can be evaluated from the comparison with the reference data of a load distribution and the time change (namely, load bias fluctuation data) of the vibration.
  • the vibration of the load distribution of the display data shown in FIG. 12C is small. It is determined as abnormal (welding quality defect). Further, when the drawing of the display data shown in FIG. 12D is compared with the drawing of the reference data shown in FIG. 12A, the vibration of the load distribution of the display data shown in FIG. 12D is large. It is determined as abnormal (welding quality defect).
  • the similarity determination method includes the following. (1) The distance from the base point (S; p0) to each point (p0-p5) is compared, and the sum is calculated to obtain a deviation. If the deviation is within a predetermined range, the distance is normal. If not, it is determined as abnormal. (2) Both areas inside the trajectory 11 are calculated, and the calculated areas are compared, and when the difference value of the areas falls within a predetermined range, it is determined as normal, and when it does not fall, it is determined as abnormal. (3) A plurality of loci 11 on the x / y direction graph of the reference data are registered as basic patterns, and the measured patterns of the workpieces are compared with a plurality of the basic patterns to be matched. When there is a pattern, it is judged as normal, and when there is no pattern, it is judged as abnormal.
  • the similarity determination method (1) when the similarity determination method (1) is employed, the difference between the distance from the base point (p0) to the point (p1) in FIG. 12B and the distance from the base point (0) to the point (p1) in FIG. Ask. Similarly, the difference between the base point (0) and the distance to each point (p1-p5) is obtained, and the sum of these differences is compared with a predetermined value to determine normality / abnormality.
  • the load bias fluctuation data generation unit 332 generates the load bias locus 11 image (see FIG. 12) to perform pattern classification of large-capacity welding data. It is possible to improve the classification accuracy of welding quality.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a welding monitoring system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the welding monitoring system 400 includes a gripping member 110 that abuts and fixes a plurality of workpieces 1 on the joint surface, and data recording means 420 that records load data during the welding process (during welding). And data evaluation means 130 for analyzing and evaluating the load data recorded by the data recording means 420.
  • the data recording means 420 includes an individual identification unit 421 that obtains information (individual identification information) for identifying each individual article to be welded, and a plurality of load sensors 121 that detect a load applied to the gripping member 110.
  • the welding output sensor 122 for measuring the output for heating the attached surface 11 of the article to be welded 1 (for example, the article to be welded 1a and 1b in FIG. 2), the output of the welding output sensor 122, and the load data of the load sensor 121, And a recording device 123 for continuously recording.
  • the individual identification unit 421 generates individual identification information, for example, by photographing an external appearance or stamping.
  • the individual identification information is transmitted to the data evaluation unit 130 and is recorded in the recording device 133 in association with the load bias variation data.
  • the welding monitoring system 400 can improve the determination precision of welding quality by providing the individual identification part 421.
  • FIG. For example, if a certain product to be welded is later identified as a feature that could not be identified in the manufacturing process, the load bias variation data recorded in the recording device 133 is reviewed based on the individual identification information. It is possible to feed back to the welding quality judgment in the manufacturing process. By repeating this feedback process, the welding quality determination accuracy can be improved.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a welding monitoring system according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.
  • the welding monitoring system 500 further controls the abnormality monitoring means 501, PLCs (Programmable Logic Controllers) 502 and 504, and the entire production system in addition to the welding monitoring system 100 of FIG. 1.
  • MES Manufacturing Execution System
  • the PLCs 502 and 504 and the MES 503 are related devices on the production line.
  • the abnormality notification unit 501 When the difference extraction unit 135 detects an abnormality in the welding quality, the abnormality notification unit 501 notifies the related equipment on the production line and the site supervisor 10 of the occurrence of the abnormality.
  • the welding monitoring system 500 notifies the detected abnormality to the MES 503 and the portable terminal 20 that control the entire production system via the PLCs 502 and 504. As a result, it is possible to execute the control required when the MES 503 abnormality is detected.
  • the detected abnormality when an abnormality in welding quality is detected by the difference extraction unit 135, the detected abnormality can be notified to the MES 503 or the portable terminal 20 via the PLCs 502 and 504. And the operation status of the production line can be controlled.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and includes other modifications and application examples without departing from the gist of the present invention described in the claims.
  • it can be set as the welding apparatus W provided with the welding monitoring system (for example, the welding monitoring system 100 of FIG. 1) of embodiment.
  • the welding monitoring system for example, the welding monitoring system 100 of FIG. 1
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. It is. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each exemplary embodiment.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

被接合品の品質を判定する接合監視システムなどを提供する。接合監視システム（１００）は、収録装置（１２３）に収録された荷重データをもとに、荷重偏りデータを生成する荷重偏り評価部（１３１）と、接合出力センサ（１２２）の出力信号をもとに、接合中の基準時刻を設定するとともに、接合中の各時刻における荷重偏りデータに対し、上記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データを生成する荷重偏り変動データ生成部（１３２）と、生成した荷重偏り変動データを記録する記録装置（１３３）と、記録装置（１３３）に記録された荷重偏り変動データをもとに、接合品質判定上の基準となるデータを蓄積する基準データ蓄積部（１３４）と、記録装置（１３３）に記録された荷重偏り変動データを、基準データ蓄積部（１３４）に蓄積された基準データと比較して差異を抽出する差異抽出部（１３５）と、を備える。

Description

接合監視システムおよび接合装置
　本発明は、接合監視システムおよび接合装置に関する。
　溶接を実行するには、被溶接品の突き合わせ面と垂直に圧力をかけて把持し、通電やレーザ照射、摩擦攪拌などの方法で突き合わせ面を加熱する。印加される圧力により、溶接機の把持部材が磨耗などし、その結果付き合わせ面の接触状態が溶接を実行するごとにバラつく。このことが溶接中の部材間の過渡的な接合状況に影響を与え、溶接品質のバラつきにつながる場合がある。
　抵抗溶接は、加圧しつつ接触させた溶接対象物間に溶接電流を流すことにより発生するジュール熱を利用して溶接対象物を接合する。抵抗溶接における加圧に際して溶接対象物に加えられる荷重ないし加圧力は、溶接の品質を左右する要因の一つとなっている。溶接品質を管理する方法として、抵抗溶接機の電極のひずみ計測により、被溶接品の傾きを推定し、あらかじめ設定した閾値と比較する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、溶接対象物を挟むように配置される第１及び第２の溶接電極と、前記第１の溶接電極に取り付けられ、前記第１の溶接電極の歪みを非電気的に検出する歪みゲージと、前記歪みゲージからの信号を基に、前記溶接対象物の溶接中における前記第１の溶接電極に対する荷重を検出する制御部と、を備える抵抗溶接装置が記載されている。
特開２０１５－１５５１０３号公報
　ところで、溶接による接合対象の領域が、点ではなく、面のように広がりを持つ場合には、接合領域全体での接合状況を反映する情報により、溶接品質を判定することが求められる。そのためには、溶接中における接合面の状況の過渡的な変化を監視することが必要となる。特許文献１に記載の抵抗溶接装置では、判断基準がある一点の時刻での計測値であったので、品質判定の基準に、接合状況の過渡的な変化の情報が反映されない（該情報を考慮していない）という課題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被接合品の接合品質を被溶接品の溶接品質を判定できる接合監視システムおよび接合装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の接合監視システムは、複数の被接合品を接合面で突き合わせて固定する把持部材に印加される荷重を検知する複数の荷重センサと、前記被接合品の前記接合面を加熱する接合手段の出力を計測する接合出力センサと、前記接合出力センサの出力および前記荷重センサの荷重データを、連続的に収録する収録装置と、前記収録装置に収録された前記荷重データをもとに、複数の前記被接合品同士が前記接合面上で均一に接触しないことによる荷重分布の偏りを荷重偏りデータとして算出する荷重偏り評価部と、前記収録装置に収録された前記接合出力センサの出力をもとに、接合中の基準時刻を設定するとともに、接合中の各時刻における荷重偏りデータに対し、前記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データを生成する荷重偏り変動データ生成部と、生成した前記荷重偏り変動データを記録する記録装置と、前記記録装置に記録された前記荷重偏り変動データをもとに、接合品質判定上の基準となる基準データを蓄積する基準データ蓄積部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、被接合品の接合品質を被溶接品の溶接品質を判定できる接合監視システムおよび接合装置を提供する。
本発明の第１の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの円筒状または円柱状の被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示す図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの角柱状の被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示す図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの平板形状の被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示す図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示し、被溶接品が付き合わせ面において均一に接している場合の図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示し、一方向に傾いた状態で接している場合の図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの把持部材と荷重センサとの位置関係を表わす概略図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの平板形状の被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示し、平板形状の被溶接品が付き合わせ面において均一に接している場合の図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの平板形状の被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示し、一方向に傾いた状態で接している場合を示す図である。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）を蓄積する登録時の処理を示すフローチャートである。 上記第１の実施形態に係る溶接監視システムの被溶接品の溶接品質を判定する監視時の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。 上記第３の実施形態に係る溶接監視システムの荷重偏り変動データ生成部により生成された表示データの２次元平面上での描画を示す図である。 上記第３の実施形態に係る溶接監視システムの荷重偏り変動データ生成部により生成された表示データの２次元平面上での描画を示す図である。 上記第３の実施形態に係る溶接監視システムの荷重偏り変動データ生成部により生成された表示データの２次元平面上での描画を示す図である。 上記第３の実施形態に係る溶接監視システムの荷重偏り変動データ生成部により生成された表示データの２次元平面上での描画を示す図である。 上記第３の実施形態に係る溶接監視システムの被溶接品の溶接品質を判定する監視時の処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。 実施形態に係る溶接監視システムを備える溶接装置の例を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る溶接監視システム（接合監視システム）の構成を示す図である。
　図１に示すように、溶接監視システム１００は、複数の被溶接品（被接合品）１を接合面（溶接面）で突き合わせて固定する把持部材１１０と、溶接プロセス中（溶接中）の荷重データを収録するデータ収録手段１２０と、データ収録手段１２０が収録した荷重データを分析・評価するデータ評価手段１３０と、を備える。なお、接合には、通常の溶接（Welding）のほか、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding）などが含まれる。
 <被溶接品１および把持部材１１０>
　把持部材１１０は、複数の被溶接品（例えば図２の被溶接品１ａと１ｂ）を、接合する面で突き合せて固定する。このため、把持部材１１０は、複数の被溶接品を、例えば上下から挟んで把持するための複数の把持部材１１０（図２の上部把持部材１１０ａと下部把持部材１１０ｂ参照）からなる。複数の把持部材１１０は、少なくとも一つは可動である。可動な把持部材（図２の上部把持部材１１０ａ参照）が、他の把持部材（図２の下部把持部材１１０ｂ参照）とともに被溶接品１を挟み、付き合わせ面１１（接合面）に対して垂直に圧力をかけることで、被溶接品１を固定する。把持部材１１０の詳細については、後記する。なお、本実施形態では、把持部材１１０も溶接監視システム１００の構成要素に含まれるものとして説明する。
 <データ収録手段１２０>
　データ収録手段１２０は、把持部材１１０に印加される荷重を検知する複数の荷重センサ１２１と、被溶接品１（例えば図２の被溶接品１ａと１ｂ）の付き合わせ面１１を加熱する溶接機（図示省略）の出力を計測する溶接出力センサ１２２と、溶接出力センサ１２２の出力および荷重センサ１２１の荷重データを、連続的に収録する収録装置１２３と、を備える。すなわち、溶接出力センサ１２２の溶接時の出力の時間変化と荷重センサ１２１の溶接時の荷重データの時間変化を収録（測定）する。
　荷重センサ１２１（図２・図３の例では４つ備わる）は、圧力印加に伴い把持部材１１０が溶接の進行とともに経験する荷重を計測する。具体的には、荷重センサ１２１は、把持部材１１０と被溶接品１との接触面の近傍の荷重（荷重データ）を計測する。荷重センサ１２１は、例えば、引張・圧縮などの力または質量を電気信号に変換するひずみゲージにより構成される。状把持部材１１０の表面に、荷重センサ素子としてひずみゲージを貼り付ける構成を採るが、これに限定されるものではない。
　荷重センサ１２１は、把持部材１１０において、把持対象である被溶接品１との接触面の近傍に設置する。荷重センサ１２１は、把持部材１１０と被溶接品１との接触面の境界線と平行な線上に沿って、４つ以上、ほぼ等間隔に設置することが望ましい。
　荷重センサ１２１を把持部材１１０に複数設置することによって、被溶接品１同士が付き合わせ面１１上で均一に接触せず、傾きが生じた場合、傾いた方向に設置した荷重センサ１２１において、より大きい荷重が計測される。このように、荷重センサ素子間の信号の差により、被溶接品１の突き合わせ面１１上での接触状況に関する情報を得ることができる。
 <データ評価手段１３０>
　データ評価手段１３０は、荷重偏り評価部１３１と、荷重偏り変動データ生成部１３２と、記録装置１３３と、基準データ蓄積部１３４と、差異抽出部１３５と、を備える。
　荷重偏り評価部１３１は、収録装置１２３に収録された荷重データをもとに、複数の被溶接品１（例えば図２の被溶接品１ａと１ｂ）同士が付き合わせ面１１上で均一に接触しないことによる荷重分布の偏りを荷重偏りデータとして算出する。
　荷重偏り変動データ生成部１３２は、収録装置１２３に収録された溶接出力センサ１２２の出力をもとに、溶接中の基準時刻（例えば、溶接出力の通電開始の時刻）を設定するとともに、溶接中の各時刻における荷重偏りデータに対し、上記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データを生成する。
　上記基準時刻は、複数の被溶接品１の溶接品質を順次判定しようとする場合、各被溶接品の溶接品質の判定が同一条件で行われるように、各被溶接品において共通に設定される基準となる時刻である。また、この基準時刻を設定することで、この基準時刻からの時間差を設定することができる。
　荷重偏り変動データ生成部１３２は、例えば、電流による加熱を溶接手段として用いる場合は、溶接出力の立ち上がり（通電開始）の時刻を基準時刻とする。
　記録装置１３３は、荷重偏り変動データ生成部１３２により生成された荷重偏り変動データを記録する。
　基準データ蓄積部１３４は、記録装置１３３に記録された荷重偏り変動データをもとに、溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）を蓄積する。すなわち、被溶接品１として、良好な品質の被溶接品１を用いることで、溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）を蓄積することができる（図８：「登録処理」参照）。この溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）は、基準データ蓄積部１３４に蓄積され、差異抽出部１３５が比較データとして読み出す。
　なお、良好な品質の被溶接品１を用いる代わりに、各被溶接品の上記荷重偏り変動データを分析して、統計的手法により、良好な判定結果のものを基準データとして蓄積しておくことも可能である。
　差異抽出部１３５は、記録装置１３３に記録された荷重偏り変動データを、基準データ蓄積部１３４に蓄積された基準データと比較して差異を抽出する。
　なお、上記データ評価手段１３０は、例えば、汎用または専用処理サーバにより構成される。データ評価手段１３０は、この処理サーバの記憶部（図示省略）に格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＡＭに展開し実行することにより実現される。
　図２乃至図４は、被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示す図である。図２は、被溶接品と把持部材の形状が円筒状または円柱状である場合、図３は、被溶接品と把持部材の形状が角柱状である場合、図４は、被溶接品と把持部材の形状が平板形状である場合をそれぞれ示す。
　図２に示すように、把持部材１１０は、円筒状または円柱状の被溶接品１ａと１ｂを、上下から挟んで把持する上部把持部材１１０ａと下部把持部材１１０ｂからなる。把持部材１１０は、少なくとも一つ（例えば、上部把持部材１１０ａ）は可動である。可動な把持部材（上部把持部材１１０ａ）が、他の把持部材（下部把持部材１１０ｂ）とともに被溶接品１ａと１ｂを挟み、付き合わせ面１１に対して垂直に圧力をかけることで、被溶接品１ａと１ｂを固定する。なお、上部把持部材１１０ａと下部把持部材１１０ｂを区別せず総称する場合は、把持部材１１０と表記する（以下同様の表記方法を採る）。
　荷重センサ１２１は、把持部材１１０（上部把持部材１１０ａ，下部把持部材１１０ｂ）と被溶接品１ａと１ｂとの接触面の境界線と平行な線上に沿って、４つ以上、ほぼ等間隔に設置する。図２の例では、荷重センサ１２１は、下部把持部材１１０ｂの外周面に、４つの荷重センサ１２１ａ～１２１ｄを等間隔で設置されている。荷重センサ１２１ａと１２１ｃ、また荷重センサ１２１ｂと１２１ｄとが一対で対向する位置に設置される。なお、荷重センサ１２１ａ～１２１ｄは、同一構成をとる。荷重センサ１２１ａ～１２１ｄを区別せず総称する場合は、荷重センサ１２１と表記する。
　図３に示すように、把持部材１１０は、角柱（ここでは四角柱）状の被溶接品１ｃと１ｄを、上下から挟んで把持する上部把持部材１１０ｃと下部把持部材１１０ｄからなる。把持部材１１０は、少なくとも一つ（例えば、上部把持部材１１０ｃ）は可動である。可動な把持部材（上部把持部材１１０ｃ）が、他の把持部材（下部把持部材１１０ｄ）とともに被溶接品１ｃと１ｄを挟み、付き合わせ面１２に対して垂直に圧力をかけることで、被溶接品１ｃと１ｄを固定する。
　荷重センサ１２１は、把持部材１１０（上部把持部材１１０ｃ，下部把持部材１１０ｄ）と被溶接品１ｃと１ｄとの接触面の境界線と平行な線上に沿って、４つ以上、ほぼ等間隔に設置する。図３の例では、荷重センサ１２１は、下部把持部材１１０ｂの外周面に、４つの荷重センサ１２１ａ～１２１ｄを等間隔で設置されている。荷重センサ１２１ａと１２１ｃ、また荷重センサ１２１ｂと１２１ｄとが一対で対向する位置に設置される。
　図４に示すように、把持部材１１０は、平板形状の被溶接品１ｅと１ｆを、ｘ方向から挟んで把持する把持部材１１０ｅと把持部材１１０ｆからなる。把持部材１１０は、少なくとも一つ（例えば、把持部材１１０ｅ）は可動である。可動な把持部材（把持部材１１０ｅ）が、他の把持部材（把持部材１１０ｆ）とともに被溶接品１ｅと１ｆを挟み、付き合わせ面１３に対して垂直に圧力をかけることで、被溶接品１ｅと１ｆとを固定する。
　図４に示すように、被溶接品１ｅと１ｆの形状と、把持部材１１０ｅと１１０ｆの形状が平板である場合、被溶接品１ｅと１ｆの傾きを検知するには、この平板と平行で、かつ突き合わせ面１３と垂直な方向（ｘ方向）と、平板と平行で、かつ突き合わせ面と平行な方向（ｙ方向）への荷重の偏りを取得することが望ましい。そのためには、ｘ方向の荷重を計測するｘ方向荷重センサ１３１と、ｙ方向の荷重を計測するｙ方向荷重センサ１４１の組を使用する。図４の例では、ｘ方向荷重センサ１３１ａ～１３１ｄとｙ方向荷重センサ１４１ａ～１４１ｄの組を、４組設置する。すなわち、把持部材１１０ｅのｘ方向荷重センサ１３１ａとｙ方向荷重センサ１４１ａとの組を、把持部材１１０ｆのｘ方向荷重センサ１３１ｄとｙ方向荷重センサ１４１ｄとの組に対向して設置する。また、把持部材１１０ｅのｘ方向荷重センサ１３１ｂとｙ方向荷重センサ１４１ｂとの組を、把持部材１１０ｆのｘ方向荷重センサ１３１ｃとｙ方向荷重センサ１４１ｃとの組に対向して設置する。
　以下、上述のように構成された溶接監視システム１００の溶接監視方法について説明する。
 <溶接時の各部位の動作>
　まず、溶接時の各部位の動作について説明する。
　図２に示す被溶接品１１０と把持部材１の形状が円筒状または円柱状である場合を例にとる。
　把持部材１１０の動作により、複数の被溶接品１ａと１ｂを、接合（溶接）する面（付き合わせ面１１）で突き合せて固定する。ここでは、可動な把持部材（上部把持部材１１０ａ）が、他の把持部材（下部把持部材１１０ｂ）とともに被溶接品１ａと１ｂを挟み、付き合わせ面１１に対して垂直に圧力をかけることで、被溶接品１ａと１ｂとを固定する。
　荷重センサ１２１は、把持部材１１０（上部把持部材１１０ａ，下部把持部材１１０ｂ）と被溶接品１ａと１ｂとの接触面の境界線と平行な線上に沿って、４つ以上、ほぼ等間隔に設置されている。
　被溶接品１ａと１ｂとが付き合わせ面１１上で均一に接触せず、傾きが生じた場合、傾いた方向に設置した荷重センサにおいて、より大きい荷重が計測される。このように、荷重センサ素子間の信号の差により、被溶接品１ａと１ｂの突き合わせ面１１上での接触状況に関する情報を得ることができる。
 <データ収録>
　次に、被溶接品の突き合わせ面１１を加熱し、溶接する際の各部位の動作について説明する。
　加熱方法の具体例としては、電流印加（抵抗溶接法）、レーザ照射（レーザ溶接法）、回転工具による攪拌（摩擦攪拌溶接法）などがある。加熱により、突き合わせ面１１を溶融、あるいは軟化させ、被溶接品同士を接合（溶接）する。溶接出力センサ１２２（図１参照）は、加熱のための出力を計測する。また、荷重センサ１２１は、把持部材１１０と被溶接品１との接触面の近傍の荷重（荷重データ）を計測し、収録装置１２３（図１参照）に連続的に収録する。収録装置１２３には、溶接出力センサ１２２の出力（出力信号）に基づいて、溶接開始時刻から終了時刻までの時間における、荷重センサ１２１の荷重データが、所要の計測周期で連続的に、収録装置１２３に収録される。
 <荷重データの分析・評価>
　次に、データ評価手段１３０における、荷重データの分析・評価方法について説明する。
　図５Ａおよび図５Ｂは、被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示す図であり、図５Ａは被溶接品が付き合わせ面において均一に接している場合、図５Ｂは一方向に傾いた状態で接している場合を示す。図２と同一構成部分には同一符号を付している。
　図５Ａに示すように、円筒状または円柱状の被溶接品が付き合わせ面１１において均一に接している場合、荷重センサ１２１ａ～１２１ｃは、ほぼ等しい荷重を計測する。データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、付き合わせ面１１の接触状況が均一であると評価する。
　一方、図５Ｂに示すように、円筒状または円柱状の被溶接品が付き合わせ面１１で一方向に傾いた状態で接している場合、傾いた方向に設置した荷重センサ１２１ａは、対向する箇所に設置した荷重センサ１２１ｃと比較して大きい荷重を計測する。データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、この計測値の差によって、付き合わせ面１１における荷重の偏りの方向と大きさを評価し、荷重偏りデータを算出する。
 <荷重偏りデータの生成>
　データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、ある時刻における、複数の荷重センサ１２１の荷重データをそれぞれ組み合わせ、荷重の偏りの方向と大きさを示す荷重偏りデータを算出する（後記図６参照）。
　荷重偏りデータの算出方法の一例について説明する。
　図６は、把持部材と荷重センサとの位置関係を表わす概略図である。図６は、図２に示す円筒状または円柱状の把持部材１１０に、荷重センサ１２１としてひずみゲージを貼り付けた場合の、荷重偏りデータの算出方法を示す。
　図６に示すように、被溶接品と接する面内の任意の方向にｘ軸をとり、ｘ軸と直交する方向にｙ軸をとる。ｘ軸ｙ軸の第１象限に荷重センサ１２１ａ、第２象限に荷重センサ１２１ｂ、第３象限に荷重センサ１２１ｃ、第４象限に荷重センサ１２１ｄをそれぞれ設置する。荷重センサ１２１ａ～１２１ｄの設置位置方向の角度をθ１，θ２，…，θｎとおき、それぞれの荷重センサの信号をε１，ε２，…，εｎとおく（図６では、ｎ＝４）。
　ｘ軸方向への荷重偏りεｘおよびｙ軸方向への荷重偏りεｙは、次式（１）で示される。
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　データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、式（１）に従って、荷重偏りデータを生成し、ｘ軸方向への荷重偏りεｘおよびｙ軸方向への荷重偏りεｙを評価する。
　以上、円筒状または円柱状の把持部材１１０に荷重センサ１２１を設置した場合の荷重偏りデータの算出方法について説明した。
　本評価方法は、図３に示す角柱状の把持部材１１０を用いた場合でも同様に荷重偏りデータを生成することができる。
 <平板形状の被溶接品と把持部材の荷重データの分析・評価>
　図７Ａおよび図７Ｂは、平板形状の被溶接品と把持部材および荷重センサの取付位置を示す図であり、図７Ａは平板形状の被溶接品が付き合わせ面において均一に接している場合、図７Ｂは一方向に傾いた状態で接している場合を示す。図４と同一構成部分には同一符号を付している。
　また、被溶接品１に印加される、ｘ方向の荷重の大きさを、白抜き矢印の大きさとして示している（白抜き矢印が大きいほど、荷重が大きい）。
　図７Ａおよび図７Ｂに示すように、把持部材１１０は、平板形状の被溶接品１ｅと１ｆを、ｘ方向から挟んで把持する把持部材１１０ｅと把持部材１１０ｆからなる。把持部材１１０ｅと把持部材１１０ｆは、被溶接品１ｅと１ｆを挟み、付き合わせ面１３に対して垂直に圧力をかけることで、被溶接品１ｅと１ｆとを固定する。また、ｘ方向荷重センサ１３１ａ～１３１ｄとｙ方向荷重センサ１４１ａ～１４１ｄの組を、４組設置する。
　図７Ａに示すように、平板形状の被溶接品１ｅと１ｆに傾きが無く、ほぼ均等に荷重が印加されている場合、ｘ方向荷重センサ１３１ａとｘ方向荷重センサ１３１ｄは、双方でほぼ等しい荷重を計測する。同様に、ｘ方向荷重センサ１３１ｂとｘ方向荷重センサ１３１ｃは、双方でほぼ等しい荷重を計測する。また、ｙ方向についても同様に、ｙ方向荷重センサ１３４ａとｙ方向荷重センサ１４１ｄは、等しい荷重を計測し、ｙ方向荷重センサ１３４ｂとｙ方向荷重センサ１４１ｃは、等しい荷重を計測する。
　この場合、データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、付き合わせ面１３の接触状況が均一であると評価する。
　一方、図７Ｂに示すように、ｘ方向荷重センサ１３１ａ，１３１ｂの計測値とｘ方向荷重センサ１３１ｄ，１３１ｃの計測値に差が生じた場合は、その差によってｘ軸方向への荷重偏りεｘを得ることができる。このｘ方向荷重偏りεｘから、被溶接品１ｅと１ｆに傾きと突き合わせ面の状況に関する情報を得ることができる。ｙ方向についても同様に、ｙ方向荷重センサ１４１ａ，１４１ｂの計測値とｙ方向荷重センサ１４１ｄ，１４１ｃの計測値に差が生じた場合は、その差によってｙ軸方向への荷重偏りεｙを得ることができる。このｙ方向荷重偏りεｙから、被溶接品１ｅと１ｆに傾きと突き合わせ面の状況に関する情報を得ることができる。
　このように、対向する４つの荷重センサの組を、ｙ方向に沿って複数（図６では、２組）設置することで、それぞれの設置位置における荷重偏りεｘ，εｙが得られる。
　データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、この計測値の差によって、付き合わせ面１１における荷重の偏りの方向と大きさを評価し、荷重偏りデータを生成する。
　データ評価手段１３０の荷重偏り変動データ生成部１３２（図１参照）は、データ収録手段１２０の溶接出力センサ１２２（図１参照）の出力信号をもとに、基準時刻を設定する。例えば、電流による加熱を溶接手段として用いる場合は、溶接出力の立ち上がり（通電開始）の時刻を基準時刻と設定する。そして、荷重偏り変動データ生成部１３２は、荷重偏り評価部１３１が出力する、各時刻における荷重偏りデータに対し、上記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏り変動データを生成する。荷重偏り変動データは、溶接出力の立ち上がり（通電開始）の時刻を基準時刻に設定したことで、共通の基準時刻において各被溶接品１の溶接品質評価が可能となり、時々刻々と変化する荷重偏りデータを、各被溶接品１の間で比較することができる。これにより、溶接中における被溶接品の突き合わせ面上での接触状況の変化のパターンを、各溶接品間で比較できる。
［基準データ蓄積登録時］
　図８は、溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）を蓄積する登録時の処理を示すフローチャートである。本フローは、例えばデータ評価手段１３０を構成するサーバなどのＣＰＵにより実行される。基準となる被溶接品として、図２に示す円筒状または円柱状の被溶接品と把持部材を用いる場合を例に採る。
　まず、ステップＳ１でデータ収録手段１２０（図１参照）の把持部材１１０は、基準となる良好な品質の被溶接品１（例えば図２の被溶接品１ａと１ｂ）を挟み、付き合わせ面１１（接合面）に対して垂直に圧力をかけることで、この良好な品質の被溶接品１（図２の被溶接品１ａと１ｂ）を固定する。
　ステップＳ２では、データ収録手段１２０は、例えば、電流印加（抵抗溶接法）により、突き合わせ面１１を溶融させ、被溶接品１（図２の被溶接品１ａと１ｂ）同士を接合する。
　ステップＳ３では、データ収録手段１２０の溶接出力センサ１２２（図１参照）は、加熱のための出力を計測する。
　ステップＳ４では、データ収録手段１２０の荷重センサ１２１（図１参照）は、圧力印加に伴い把持部材１１０が経験する荷重（荷重データ）を計測する。
　ステップＳ５では、データ収録手段１２０の収録装置１２３（図１参照）は、溶接出力センサ１２２の出力および荷重センサ１２１の荷重データを、連続的に収録する。
　ステップＳ６では、データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、収録装置１２３に収録された荷重データをもとに、良好な品質の被溶接品１の荷重偏りデータを生成する。
　ステップＳ７では、データ評価手段１３０の荷重偏り変動データ生成部１３２（図１参照）は、収録装置１２３に収録された溶接出力センサ１２２の出力をもとに、良好な品質の被溶接品１の基準時刻を設定する。例えば、溶接出力の立ち上がり（通電開始）の時刻を基準時刻とする。
　ステップＳ８では、荷重偏り変動データ生成部１３２は、溶接中の各時刻における荷重偏りデータに対し、上記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データを算出する。
　ステップＳ９では、データ評価手段１３０の記録装置１３３（図１参照）は、荷重偏り変動データを記録する。
　ステップＳ１０では、データ評価手段１３０の基準データ蓄積部１３４（図１参照）は、良好な品質の被溶接品１の荷重偏り変動データをもとに、溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）を蓄積する。
　上記フローを実行することにより、データ評価手段１３０の基準データ蓄積部１３４には、良好な品質の被溶接品１、すなわち基準となる被溶接品１についての溶接品質判定上の基準データが蓄積された。
　なお、本登録処理は、後記監視時の処理に先立ってあらかじめ実行され、基準データとして基準データ蓄積部１３４に蓄積される。
　また、被溶接品の形状・種類、溶接機（抵抗溶接、レーザ溶接、摩擦攪拌溶接）、加工機器（プレス機）などの使用条件に応じて、各被溶接品について基準データが蓄積されている。
　図９は、被溶接品の溶接品質を判定する監視時の処理を示すフローチャートである。本フローは、例えばデータ評価手段１３０を構成するサーバなどのＣＰＵにより実行される。基準となる被溶接品として、図２に示す円筒状または円柱状の被溶接品と把持部材を用いる場合を例に採る。
　まず、ステップＳ１１でデータ収録手段１２０（図１参照）の把持部材１１０は、溶接監視対象となる被溶接品１（例えば図２の被溶接品１ａと１ｂ）を挟み、付き合わせ面１１（接合面）に対して垂直に圧力をかけることで、溶接監視対象となる被溶接品１（図２の被溶接品１ａと１ｂ）を固定する。
　ステップＳ１２では、データ収録手段１２０は、例えば、電流印加（抵抗溶接法）により、突き合わせ面１１を溶融させ、溶接監視対象となる被溶接品１（図２の被溶接品１ａと１ｂ）同士を接合する。
　ステップＳ１３では、データ収録手段１２０の溶接出力センサ１２２（図１参照）は、加熱のための出力を計測する。
　ステップＳ１４では、データ収録手段１２０の荷重センサ１２１（図１参照）は、圧力印加に伴い把持部材１１０が経験する荷重（荷重データ）を計測する。
　ステップＳ１５では、データ収録手段１２０の収録装置１２３（図１参照）は、溶接出力センサ１２２の出力および荷重センサ１２１の荷重データを、連続的に収録する。
　ステップＳ１６では、データ評価手段１３０の荷重偏り評価部１３１（図１参照）は、収録装置１２３に収録された荷重データをもとに、溶接監視対象となる被溶接品１の荷重偏りデータを算出する。
　ステップＳ１７では、データ評価手段１３０の荷重偏り変動データ生成部１３２（図１参照）は、収録装置１２３に収録された溶接出力センサ１２２の出力信号をもとに、溶接監視対象となる被溶接品１の基準時刻を設定する。例えば、溶接出力の立ち上がり（通電開始）の時刻を基準時刻とする。
　ステップＳ１８では、荷重偏り変動データ生成部１３２は、溶接中の各時刻における荷重偏りデータに対し、上記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏り変動データを算出する。
　ステップＳ１９では、データ評価手段１３０の記録装置１３３（図１参照）は、荷重偏り変動データを記録する。
　ステップＳ２０では、データ評価手段１３０の基準データ蓄積部１３４（図１参照）は、良好な品質の被溶接品１の荷重偏り変動データをもとに、溶接品質判定上の基準となるデータ（基準データ）を蓄積する。
　ステップＳ２１では、データ評価手段１３０の差異抽出部１３５（図１参照）は、溶接監視対象となる被溶接品の荷重偏り変動データを基準データ（良好な品質の被溶接品の荷重偏り変動データ）と比較し、差異が所定値より小さい場合、被溶接品の溶接品質が良好であると判定する。
　以上説明したように、本実施形態の溶接監視システム１００は、複数の被溶接品１を接合面で突き合わせて固定する把持部材１１０と、把持部材１１０に印加される荷重を検知する複数の荷重センサ１２１と、被溶接品１の付き合わせ面１１を加熱する溶接手段の出力を計測する溶接出力センサ１２２と、溶接出力センサ１２２の出力および荷重センサ１２１の荷重データを、連続的に収録する収録装置１２３と、を備える。さらに、収録装置１２３に収録された荷重データをもとに、被溶接品１同士が付き合わせ面１１上で均一に接触しないことによる荷重偏りデータを生成する荷重偏り評価部１３１と、収録装置１２３に収録された溶接出力センサ１２２の出力信号をもとに、溶接中の基準時刻を設定するとともに、溶接中の各時刻における荷重偏りデータに対し、上記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データを生成する荷重偏り変動データ生成部１３２と、生成した荷重偏り変動データを記録する記録装置１３３と、記録装置１３３に記録された荷重偏り変動データをもとに、溶接品質判定上の基準となるデータを蓄積する基準データ蓄積部１３４と、記録装置１３３に記録された荷重偏り変動データを、基準データ蓄積部１３４に蓄積された基準データと比較して差異を抽出する差異抽出部１３５と、を備える。
　この構成により、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データが、被溶接品１の溶接を実行するごとに生成され、良好な品質の被溶接品による基準データと比較できる。溶接中の接合状況の過渡的な変化を反映した情報をもとに、突き合わせ面１１の溶融状況を推定できる。また、リアルタイムで溶接品質のバラつきを判定することができ、溶接品の品質管理（品質の向上）に役立てることができる。特に、本溶接監視システムを、量産溶接品の品質保証のためのシステムに用いた場合、製造ラインを止めずに検査することができる。このため、全量検査も可能となる。
　なお、本実施形態では、良好な品質の被溶接品の荷重偏り変動データを蓄積する登録処理（図８参照）を実行しているが、この登録処理の実行に代えて、各被溶接品の荷重偏り変動データを蓄積し、基準設定値に該当するものを良好な品質の被溶接品としてもよい。この場合、各被溶接品の荷重偏り変動データの過去値を用いるなどの統計的処理を行う態様でもよい。登録処理を実行しなくてもよい利点がある。
（第２の実施形態）
　図１０は、本発明の第２の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。図１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
　図１０に示すように、溶接監視システム２００は、複数の被溶接品１を接合面で突き合わせて固定する把持部材１１０と、溶接プロセス中（溶接中）の荷重データを収録するデータ収録手段１２０と、データ収録手段１２０が収録した荷重データを分析・評価するデータ評価手段２３０と、を備える。
　データ評価手段２３０は、荷重偏り評価部２３１と、荷重偏り変動データ生成部１３２と、記録装置１３３と、基準データ蓄積部１３４と、差異抽出部１３５と、を備える。
　荷重偏り評価部２３１は、振動モード分解部２３２と、ｘ方向偏り抽出部２３３と、ｙ方向偏り抽出部２３４と、を備える。
　振動モード分解部２３２は、データ収録手段１２０から各荷重センサ１２１の計測データを受け取り、データを振動周波数の成分に分解する。
　ｘ方向偏り抽出部２３３は、振動モード分解部２３２で処理したデータを受け取り、前記式（１）に従って、ｘ方向の荷重偏りを算出し、荷重偏り変動データ生成部１３２にデータを送る。
　ｙ方向偏り抽出部２３４は、振動モード分解部２３２で処理したデータを受け取り、前記式（１）に従って、ｙ方向の荷重偏りを算出し、荷重偏り変動データ生成部１３２にデータを送る。
　振動モード分解部２３２では、フーリエ変換によって荷重データから特定の周波数の振動モードを抽出する。
　これにより、溶接時における、被溶接品の急激な変位に伴う振動の大きさを抜き出し、被溶接品の振動とは無関係な他の周波数成分を除去することができる。その結果、接合面における振動以外のノイズを抑制したデータを得られ、溶接品質の判定精度を向上させることができる。
　このように、第２実施形態によれば、データ評価手段２３０の荷重偏り評価部２３１が、振動モード分解部２３２を備えることで、溶接品質の判定精度を向上させることができる。例えば、溶接時の荷重分布の時間変化（振動）の大きい方向ごとの溶融の度合いを調べることができる。よって、本実施形態の溶接監視システム２００によれば、被溶接品の溶接品質を向上することができる。
（第３の実施形態）
　図１１は、本発明の第３の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。図１０と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
　図１１に示すように、溶接監視システム３００は、複数の被溶接品１を接合面で突き合わせて固定する把持部材１１０と、溶接プロセス中（溶接中）の荷重データを収録するデータ収録手段１２０と、データ収録手段１２０が収録した荷重データを分析・評価するデータ評価手段３３０と、を備える。
　データ評価手段３３０は、荷重偏り評価部２３１と、荷重偏り変動データ生成部３３２と、記録装置１３３と、基準データ蓄積部１３４と、差異抽出部３３５と、を備える。
　荷重偏り変動データ生成部３３２は、荷重偏り評価部２３１により算出したｘ方向の荷重偏りとｙ方向の荷重偏りを、ｘ座標値とｙ座標値とする一点として２次元平面上に表示する表示データを生成する。すなわち、荷重偏り変動データ生成部３３２は、溶接時の荷重分布の時間変化（振動）を、ｘ方向の荷重偏りとｙ方向の荷重偏りの２次元平面上に可視化して表示する表示データを生成する。さらに、荷重偏り変動データ生成部３３２は、その時間変化（振動）を線で繋ぎ、荷重偏り変動の軌跡として一枚の画像を生成する。軌跡は、軌跡上の点に対応するデータが得られた時刻の、基準時刻との差を読み取れるように描画する。
　差異抽出部３３５は、溶接監視対象となる被溶接品の荷重偏り変動データを基準データと比較し、時間変化（振動）が所定値より小さい場合、被溶接品の溶接品質が良好であると判定する。
　図１２Ａ－Ｄは、荷重偏り変動データ生成部３３２により生成された表示データの２次元平面上での描画を示す図である。図１２Ａは、良好な品質の被溶接品をもとに、生成された表示データの２次元平面上での描画を示す。また、図１２Ｂ－Ｄは、溶接監視対象となる被溶接品をもとに、生成された表示データの２次元平面上での描画を示す。図１２Ａは、上記基準時間を基点（Ｓ；ｐ０）として、一定時間ごとに終点（Ｅ；ｐ５）まで、各点（ｐ０－ｐ４）を描画（プロット）する（黒丸印（●印）参照）。また、時間変化（振動）を、荷重偏り変動の軌跡１１として描画する。なお、荷重偏り変動の軌跡１１を、時間によって輝度や色を変化させて描画した画像を生成するようにしてもよい。時間変化のデータ間差異がより明確となり、溶接品質を評価することができる。
　以上は、荷重偏り評価部２３１の振動モード分解部２３２が、データ収録手段１２０から各荷重センサ１２１の計測データを振動周波数の成分に分解し、ｘ方向偏り抽出部２３３およびｙ方向偏り抽出部２３４が、前記式（１）に従って、ｘ方向およびｙ方向の荷重偏りを算出する例である。前記式（１）を用いる例に代えて、前記図４および図７に示すように、対向する４つの荷重センサ１３１，１４１の組を複数設置した場合、それぞれの組から、図１２Ｂ－Ｄに例示した荷重偏り変動の軌跡画像が得られる。
　図１３は、被溶接品の溶接品質を判定する監視時の処理を示すフローチャートである。図９に示すフローと同一処理には同一ステップ番号を付して重複箇所の説明を省略する。
　ステップＳ１８で荷重偏り変動データを生成すると、ステップＳ３１で、荷重偏り変動データ生成部３３２は、生成した荷重偏り変動データを２次元平面上で表示する表示データを生成する。例えば、図１２Ａに示すように、接合面と平行なｘ／ｙ方向グラフ上に、基準時間を基点（Ｓ；ｐ０）として、一定時間ごとに終点（Ｅ；ｐ５）まで、ひずみ偏りの軌跡１１と、各点（ｐ０－ｐ５）を描画する。
　これにより、荷重分布とその振動の時間変化（すなわち荷重偏り変動データ）を可視化して表示することができる。
　ステップＳ３２では、データ評価手段１３０の差異抽出部３３５は、溶接監視対象となる被溶接品の荷重偏り変動データを基準データ（良好な品質の被溶接品の荷重偏り変動データ）と比較し、時間変化（振動）が所定値より小さい場合、被溶接品の溶接品質が良好であると判定する。
　これにより、荷重分布とその振動の時間変化（すなわち荷重偏り変動データ）の基準データとの比較から被溶接品の溶接品質を評価することができる。
 <評価例>
　図１２Ｂ－Ｄを参照して、被溶接品の溶接品質の評価例について説明する。
　ある被溶接品について荷重データを測定した結果、図１２Ｂに示す表示データが得られたとする。図１２Ｂに示す表示データの描画と、図１２Ａに示す上記基準データの描画とを比較した場合、両者の基準時間の基点（Ｓ；ｐ０）から終点（Ｅ；ｐ５）までの点（ｐ０－ｐ５）と、軌跡１１とは互いに類似しているので、正常（溶接品質良好）と判定する。
　また、図１２Ｃに示す表示データの描画と、図１２Ａに示す上記基準データの描画とを比較した場合、図１２Ｃに示す表示データの荷重分布の振動が小さいため、このとき測定した被溶接品は、異常（溶接品質不良）と判定する。
　また、図１２Ｄに示す表示データの描画と、図１２Ａに示す上記基準データの描画とを比較した場合、図１２Ｄに示す表示データの荷重分布の振動が大きいため、このとき測定した被溶接品は、異常（溶接品質不良）と判定する。
　上記類似判定手法には、下記がある。
（１）両者の、基点（Ｓ；ｐ０）から各点（ｐ０－ｐ５）までの距離をそれぞれ比較し、それらの総和を取って偏差を求め、当該偏差が所定範囲に収まる場合は正常、収まらない場合は異常と判定する。
（２）両者の、軌跡１１の内側の面積を算出し、算出した面積を比較して、当該面積の差値が所定範囲に収まる場合は正常、収まらない場合は異常と判定する。
（３）基準データのｘ／ｙ方向グラフ上の軌跡１１を基本パターンとして複数登録しておき、測定した被溶接品の前記パターンを、複数の前記基本パターンと比較するパターンマッチングを行って一致するパターンがある場合は正常、ない場合は異常と判定する。
　例えば、上記類似判定手法（１）を採用した場合、図１２Ｂの基点（ｐ０）から点（ｐ１）までの距離と、図１２Ａの基点（０）から点（ｐ１）までの距離との差分を求める。同様に、基点（０）と各点（ｐ１－ｐ５）までの距離との差分をそれぞれ求め、これらの差分の総和を所定値と比較して正常／異常を判定する。
　このように、第３実施形態によれば、荷重偏り変動データ生成部３３２が、荷重偏りの軌跡１１画像（図１２参照）を生成することで、大容量の溶接データのパターン分類を行うことができ、溶接品質の分類精度を向上させることができる。
（第４の実施形態）
　図１４は、本発明の第４の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。図１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
　図１４に示すように、溶接監視システム４００は、複数の被溶接品１を接合面で突き合わせて固定する把持部材１１０と、溶接プロセス中（溶接中）の荷重データを収録するデータ収録手段４２０と、データ収録手段４２０が収録した荷重データを分析・評価するデータ評価手段１３０と、を備える。
　データ収録手段４２０は、被溶接品一つ一つの個体を識別するための情報（個体識別情報）を得る個体識別部４２１と、把持部材１１０に印加される荷重を検知する複数の荷重センサ１２１と、被溶接品１（例えば図２の被溶接品１ａと１ｂ）の付き合わせ面１１を加熱する出力を計測する溶接出力センサ１２２と、溶接出力センサ１２２の出力および荷重センサ１２１の荷重データを、連続的に収録する収録装置１２３と、を備える。
　個体識別部４２１は、例えば、外観の撮影や刻印によって個体識別情報を生成する。個体識別情報は、データ評価手段１３０に送信され、前記荷重偏り変動データと紐づけて記録装置１３３に記録される。
　このように、第４実施形態によれば、溶接監視システム４００が、個体識別部４２１を備えることで、溶接品質の判定精度を向上することができる。
　例えば、ある被溶接品が、製造プロセスでは識別できなかった特徴が後になって把握された場合、個体識別情報をもとに記録装置１３３に記録された荷重偏り変動データを見返すことで、以降の製造プロセスでの溶接品質判定にフィードバックすることができる。このフィードバックのプロセスを繰り返すことで、溶接品質判定精度を向上させることができる。
（第５の実施形態）
　本発明の第５の実施形態に係る溶接監視システムについて説明する。
　本実施形態に係る溶接監視システムは、溶接品質に異常が検知された場合、製造ラインの関連機器、および現場監督者に異常発生を報知する報知プロセスの一例を示す。
　図１５は、本発明の第５の実施形態に係る溶接監視システムの構成を示す図である。図１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
　図１５に示すように、溶接監視システム５００は、図１の溶接監視システム１００にさらに、異常通知手段５０１と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller：プログラマブル論理制御装置）５０２，５０４と、生産システム全体を制御するＭＥＳ（Manufacturing Execution System：製造実行システム）５０３と、を備える。ＰＬＣ５０２，５０４およびＭＥＳ５０３は、製造ラインの関連機器である。
　異常通知手段５０１は、差異抽出部１３５によって溶接品質に異常が検知された場合、製造ラインの関連機器、および現場監督者１０に異常発生を報知する。
　溶接監視システム５００は、検知された異常を、またＰＬＣ５０２，５０４を介して、生産システム全体を制御するＭＥＳ５０３や携帯端末２０に通知する。これにより、ＭＥＳ５０３異常検知時に必要な制御を実行することができる。
　このように、第５実施形態によれば、差異抽出部１３５によって溶接品質の異常が検知された場合に、検知された異常を、ＰＬＣ５０２，５０４を介してＭＥＳ５０３や携帯端末２０に通知することができ、生産ラインの稼働状況を制御することができる。
　本発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。例えば、図１６に示すように、実施形態の溶接監視システム（例えば図１の溶接監視システム１００）を備える溶接装置Ｗとすることができる。
　また、例えば、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　１００，２００，３００，４００，５００　溶接監視システム（接合監視システム）
　１，１ａ，１ｂ　被溶接品（被接合品）
　１１　付き合わせ面（接合面）
　１１０　把持部材
　１１０ａ　上部把持部材
　１１０ｂ　下部把持部材
　１２０，４２０　データ収録手段
　１２１，１２１ａ～１２１ｄ　荷重センサ
　１２２　溶接出力センサ（接合出力センサ）
　１２３　収録装置
　１３０，２３０，３３０　データ評価手段
　１３１，２３１　荷重偏り評価部
　１３１ａ～１３１ｄ　ｘ方向荷重センサ
　１４１ａ～１４１ｄ　ｙ方向荷重センサ
　１３２，３３２　荷重偏り変動データ生成部
　１３３　記録装置
　１３４　基準データ蓄積部
　１３５　差異抽出部
　２３１　荷重偏り評価部
　２３２　振動モード分解部
　２３３　ｘ方向偏り抽出部
　２３４　ｙ方向偏り抽出部
　４２１　個体識別部
　５０１　異常通知手段
　５０２，５０４　ＰＬＣ
　５０３　ＭＥＳ
　Ｗ　　　溶接装置（接合装置）

Claims (8)

  1. 　複数の被接合品を接合面で突き合わせて固定する把持部材に印加される荷重を検知する複数の荷重センサと、
    　前記被接合品の前記接合面を加熱する接合手段の出力を計測する接合出力センサと、
    　前記接合出力センサの出力および前記荷重センサの荷重データを、連続的に収録する収録装置と、
    　前記収録装置に収録された前記荷重データをもとに、複数の前記被接合品同士が前記接合面上で均一に接触しないことによる荷重分布の偏りを荷重偏りデータとして算出する荷重偏り評価部と、
    　前記収録装置に収録された前記接合出力センサの出力をもとに、接合中の基準時刻を設定するとともに、接合中の各時刻における荷重偏りデータに対し、前記基準時刻からの時間差を付与することで、荷重偏りの時間変動データである荷重偏り変動データを生成する荷重偏り変動データ生成部と、
    　生成した前記荷重偏り変動データを記録する記録装置と、
    　前記記録装置に記録された前記荷重偏り変動データをもとに、接合品質判定上の基準となる基準データを蓄積する基準データ蓄積部と、を備える
    ことを特徴とする接合監視システム。
  2. 　荷重偏り変動データを基準データと比較して差異を抽出する差異抽出部を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の接合監視システム。
  3. 　前記差異抽出部は、
    　前記被接合品の接合品質の異常が検知された場合に報知する
    ことを特徴とする請求項２に記載の接合監視システム。
  4. 　前記荷重偏り評価部は、
    　特定の振動周波数の振動モードを抽出する、および／または、荷重偏りをｘ軸方向とｙ軸方向とに分解する
    ことを特徴とする請求項１に記載の接合監視システム。
  5. 　前記被接合品の個体を識別する個体識別部を備え、
    　前記基準データ蓄積部は、
    　識別された個体識別情報と前記荷重偏り変動データとを組にして蓄積する
    ことを特徴とする請求項１に記載の接合監視システム。
  6. 　前記荷重偏り変動データ生成部は、
    　算出された前記荷重偏りデータを可視化する表示データを生成する
    ことを特徴とする請求項１に記載の接合監視システム。
  7. 　前記荷重偏り変動データ生成部は、
    　算出された前記荷重偏りデータを２次元平面上に対応させ、その時間変化を線で繋いで荷重偏り変動の軌跡を表示する表示データを生成する
    ことを特徴とする請求項１または請求項６に記載の接合監視システム。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれかに記載の接合監視システムを備えることを特徴とする接合装置。
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