JP2017030047A - 溶着監視装置および溶接ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】溶着解除動作が自動で行われた場合には、溶接ビートの終端部分に品質不良が生じている可能性がある。
【解決手段】溶着監視装置は、アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電流の計測値が第１の閾値を超えた第１の回数、または、アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電圧の計測値が第２の閾値を下回った第２の回数を検出する検出部を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶着監視装置および溶接ロボットシステムに関する。

アーク溶接では、アーク溶接終了時に、溶融プールの振動等により溶接電極と溶融プールとが短絡し、溶接電極と溶融プールとが短絡した状態で、溶融プールが固化し、その結果、溶接電極が溶接ビードに溶着することがある。溶接電極が溶接ビードに溶着した場合には、溶接電極に電流を流して、溶接電極と溶接ビードとの短絡状態を解除する方法（溶着解除処理）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

このような、溶接電極と溶接ビードとの短絡は、例えば、溶接終了部にクレータと呼ばれる溶接ビードの凹みが生じたときに、そのクレータを埋めるための溶接を行う際や、溶接後に、溶接電極の先端部分に、適正な大きさの玉を形成して、溶接電極の先端部分のスラグを除去する際に生じやすい。

特開２００５−３０５４８５号公報 特開２０１１−１３６３７２号公報

ところで、上記特許文献１，２に記載の発明では、溶接電極と溶接ビードとの短絡状態が検知されると、あらかじめ作業プログラムに記述された一連の溶着解除動作が行われる。しかし、溶着解除動作が自動で行われるので、溶接ビートの終端部分に品質不良が生じている可能性がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接ビートの終端部分の品質不良を検出することの可能な溶着監視装置および溶接ロボットシステムを提供することにある。

本発明の溶着監視装置は、アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電流の計測値が第１の閾値を超えた第１の回数、または、アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電圧の計測値が第２の閾値を下回った第２の回数を検出する検出部を備えている。

本発明の溶接ロボットシステムは、溶接トーチと、溶接トーチを移動させるアームとを有する移動装置と、溶接トーチに電力を供給する電源装置と、溶接トーチとワークとの間に流れる溶接電流、および溶接トーチとワークとの間の溶接電圧のうち少なくとも一方を計測する計測装置とを備えている。この溶接ロボットシステムは、さらに、アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電流の計測値が第１の閾値を超えた第１の回数、または、アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電圧の計測値が第２の閾値を下回った第２の回数を検出する検出装置を備えている。

本発明の溶着監視装置および溶接ロボットシステムでは、アーク溶接終了時の所定の期間において溶着の生じた回数が検出される。ここで、溶着の生じた回数は、溶接ビートの終端部分の品質と相関を持っているので、溶着の生じた回数を検知することで、溶接ビートの終端部分の品質を推定することができる。

本発明の溶着監視装置および溶接ロボットシステムによれば、アーク溶接終了時の所定の期間において溶着の生じた回数を検出するようにしたので、溶接ビートの終端部分の品質不良を検出することができる。

本発明の一実施の形態に係る溶着監視装置を備えた溶接ロボットシステムの概略構成の一例を表す図である。 図１の溶接ロボットシステムの機能ブロックの一例を表す図である。 図１のロボット制御装置の概略構成の一例を表す図である。 図２の監視部の機能ブロックの一例を表す図である。 図１のティーチペンダントの概略構成の一例を表す図である。 図１の溶接機の概略構成の一例を表す図である。 （Ａ）アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度の計測値の一例を表す図である。（Ｂ）アーク溶接の終了の際の溶接電圧の計測値の一例を表す図である。（Ｃ）アーク溶接の終了の際の溶接電流の計測値の一例を表す図である。 （Ａ）アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度の計測値の一例を表す図である。（Ｂ）アーク溶接の終了の際の溶接電圧の計測値の一例を表す図である。（Ｃ）アーク溶接の終了の際の溶接電流の計測値の一例を表す図である。 （Ａ）アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度の計測値の一例を表す図である。（Ｂ）アーク溶接の終了の際の溶接電圧の計測値の一例を表す図である。（Ｃ）アーク溶接の終了の際の溶接電流の計測値の一例を表す図である。 （Ａ）アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度の計測値の一例を表す図である。（Ｂ）アーク溶接の終了の際の溶接電圧の計測値の一例を表す図である。（Ｃ）アーク溶接の終了の際の溶接電流の計測値の一例を表す図である。 （Ａ）アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度の計測値の一例を表す図である。（Ｂ）アーク溶接の終了の際の溶接電圧の計測値の一例を表す図である。（Ｃ）アーク溶接の終了の際の溶接電流の計測値の一例を表す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。

＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る溶接ロボットシステム１の概略構成の一例を表したものである。図２は、図１の溶接ロボットシステム１の機能ブロックの一例を表したものである。溶接ロボットシステム１は、プログラム制御された多関節ロボットによってワークＷにアーク溶接を行うものである。溶接ロボットシステム１は、マニピュレータ１０と、ロボット制御装置２０と、ティーチペンダント３０と、溶接機４０とを備えている。ロボット制御装置２０およびティーチペンダント３０からなる装置が、本発明の「溶着監視装置」の一具体例に相当する。マニピュレータ１０が、本発明の「移動装置」の一具体例に相当する。ロボット制御装置２０が、本発明の「検出装置」の一具体例に相当する。溶接機４０が、本発明の「電源装置」、「計測装置」の一具体例に相当する。なお、ロボット制御装置２０およびティーチペンダント３０は、互いに一体に構成されていてもよいし、図１に示したように互いに別体で構成されていてもよい。

溶接ロボットシステム１は、例えば、ロボット制御装置２０と各種装置とを互いに接続するケーブルＬ１〜Ｌ６を備えている。ケーブルＬ１は、ロボット制御装置２０とマニピュレータ１０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０およびマニピュレータ１０に接続されている。ケーブルＬ２は、ロボット制御装置２０とティーチペンダント３０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０およびティーチペンダント３０に接続されている。ケーブルＬ３は、ロボット制御装置２０と溶接機４０との間で通信するための通信ケーブルであり、ロボット制御装置２０および溶接機４０に接続されている。ケーブルＬ４は、溶接機４０と後述のワイヤ送給装置１４との間で通信するための通信ケーブルであり、溶接機４０およびワイヤ送給装置１４に接続されている。ケーブルＬ５，Ｌ６は、後述の溶接電極１５とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧Ｖｓを供給するための電源ケーブルである。ケーブルＬ５は、溶接機４０および後述の作業台１５に接続されており、ケーブルＬ６は、溶接機４０および後述の溶接トーチ１３に接続されている。

（マニピュレータ１０）
マニピュレータ１０は、ロボット制御装置２０、ティーチペンダント３０および溶接機４０による制御によってワークＷにアーク溶接を行うものである。マニピュレータ１０は、フロア等に固定されるベース部材１１と、ベース部材１１上に設けられた多関節アーム部１２と、多関節アーム部１２の先端に連結された溶接トーチ１３と、多関節アーム部１２等に固定されたワイヤ送給装置１４と、作業台１５とを有している。

多関節アーム部１２は、例えば、複数のアーム１２Ａと、２つのアーム１２Ａ同士を回動可能に連結する１または複数の関節軸（図示せず）とを有している。多関節アーム部１２は、さらに、例えば、アーム１２Ａごとに１つずつ設けられ、対応するアーム１２Ａを駆動する複数の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連結され、各アーム１２Ａの現在位置を検出するエンコーダ（図示せず）とを有している。各駆動モータは、ケーブルＬ１を介してロボット制御装置２０から入力される制御信号によって駆動される。このようにして各駆動モータが駆動されることにより、各アーム１２Ａが変位し、結果的に溶接トーチ１３が上下前後左右に移動する。エンコーダは、検出した各アーム１２Ａの現在位置（以下、「位置情報Ｐｆ」と称する。）を、ケーブルＬ１を介してロボット制御装置２０に出力するようになっている。

多関節アーム部１２の一端（先端）が溶接トーチ１３に連結されており、多関節アーム部１２の他端がベース部材１１に連結されている。溶接トーチ１３の先端には、溶加材としての溶接電極１５が露出している。溶接電極１５は、消耗電極である溶接ワイヤである。溶接トーチ１３は、溶接電極１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させ、そのアークの熱で溶接電極１５およびワークＷを溶融させることにより、ワークＷに対してアーク溶接を行うものである。溶接トーチ１３は、ケーブルＬ４に電気的に接続されたコンタクトチップ（図示せず）を有している。コンタクトチップは、ケーブルＬ４から供給される溶接電圧Ｖｓを溶接電極１５に供給するように構成されている。

ワイヤ送給装置１４は、溶接電極１５を溶接トーチ１３に供給するものである。ワイヤ送給装置１４は、例えば、溶接電極１５を保持すると共に送給可能に構成された一対のロール（図示せず）と、一方のロールを回転駆動するモータ（図示せず）とを有している。一対のロールは、溶接電極１５を挟み込むと共に、上記モータによる回転駆動で発生する摩擦力で溶接電極１５をワイヤリール（図示せず）から引っ張り出すように構成されている。上記モータは、例えば、エンコーダ付きサーボモータで構成されている。上記モータは、ケーブルＬ４を介して溶接機４０から入力される制御信号によって駆動される。上記モータは、例えば、上記エンコーダからフィードバックされるパルスを、ケーブルＬ４を介して溶接機４０に出力するように構成されている。このパルスは、溶接電極１５の送給速度（ワイヤ送給速度Ｖｆ）の算出に好適に利用可能である。なお、上記モータは、上記のパルスの代わる何らかの信号を生成し、出力するようになっていてもよい。

作業台１５は、フロア等に固定されており、ワークＷを設置する台座として使用される。作業台１５は、ワークＷに対するトーチ姿勢を最適に維持するためのポジショナであってもよい。作業台１５が上述のポジショナである場合には、ロボット制御装置２０によってポジショナの軸が駆動制御される。作業台１５は、ケーブルＬ５を介して溶接機４０に接続されており、作業台１５に設置されるワークＷとケーブルＬ５とを互いに電気的に接続するように構成されている。

（ロボット制御装置２０）
図３は、ロボット制御装置２０の概略構成の一例を表したものである。ロボット制御装置２０は、ティーチペンダント３０からの指示に従って多関節アーム部１２および溶接機４０を制御するものである。ロボット制御装置２０は、さらに、溶着を監視するようにもなっている。ロボット制御装置２０は、制御部２１と、サーボ制御部２２と、通信部２３と、記憶部２４とを有している。以下では、記憶部２４、サーボ制御部２２、通信部２３、制御部２１の順に説明する。制御部２１が、本発明の「検出部」、「決定部」、「転送部」の一具体例に相当する。記憶部２４が、本発明の「記憶装置」の一具体例に相当する。

記憶部２４は、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能となっている。記憶部２４は、多関節アーム１２の動作を制御する制御プログラム２２Ａを記憶している。制御プログラム２２Ａは、例えば、ＲＯＭ（read only memory）に格納されている。記憶部２４は、さらに、マニピュレータ１０の溶接作業の手順が教示された１または複数の作業プログラム２２Ｂと、溶着を監視する溶着監視プログラム２２Ｃと、各種設定値が記述された設定ファイル２２Ｄとを記憶している。１または複数の作業プログラム２２Ｂ、溶着監視プログラム２２Ｃおよび設定ファイル２２Ｄは、例えば、ハードディスクに格納されている。設定ファイル２２Ｄには、例えば、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓ、ワイヤ送給速度Ｖｆおよび溶接速度Ｖｗのそれぞれの設定値が記述されている。溶着監視プログラム２２Ｃ、溶接電圧Ｖｓの閾値Ｖｔｈおよび溶接電流Ｉｓの閾値Ｉｔｈについては、後に詳述するものとする。

記憶部２４は、さらに、溶着監視に用いる閾値ファイル２２Ｅおよびリカバリテーブル２２Ｆを記憶している。閾値ファイル２２Ｅおよびリカバリテーブル２２Ｆは、例えば、ハードディスクに格納されている。閾値ファイル２２Ｅには、例えば、溶接電流Ｉｓの閾値Ｉｔｈおよび溶接電圧Ｖｓの閾値Ｖｔｈが記述されている。溶接電流Ｉｓの閾値Ｉｔｈが、本発明の「第１の閾値」の一具体例に相当する。溶接電圧Ｖｓの閾値Ｖｔｈが、本発明の「第２の閾値」の一具体例に相当する。リカバリテーブル２２Ｆには、例えば、溶着解除回数Ｎｄに応じてリカバリ情報Ｉｒが記述されている。溶着解除回数Ｎｄが、本発明の「第１の回数」、「第２の回数」の一具体例に相当する。リカバリ情報Ｉｒが、本発明の「アーク溶接ロボットシステムの動作」の一具体例に相当する。溶着解除回数Ｎｄは、アーク溶接終了の際の所定の期間ΔＴにおいて生じた溶着の回数に相当するものである。溶着解除回数Ｎｄは、例えば、溶着解除回数Ｎｄ１および溶着解除回数Ｎｄ２を含んでいる。溶着解除回数Ｎｄ１は、溶接電流Ｉｓの計測値に基づいて得られるものである。溶着解除回数Ｎｄ２は、溶接電圧Ｖｓの計測値に基づいて得られるものである。リカバリ情報Ｉｒは、アーク溶接終了の際の所定の期間ΔＴが経過した後のアーク溶接ロボットシステム１の動作に関する情報であり、例えば、アーク溶接ロボットシステム１の種々の動作の名称と、アーク溶接ロボットシステム１の種々の動作に対応する命令セットとを含んでいる。

記憶部２４は、さらに、溶着監視プログラム２２Ｃが実行されることにより生成される各種データを記憶可能となっている。そのようなデータを含むファイルとしては、例えば、計測ファイル２２Ｇおよび履歴ファイル２２Ｈが挙げられる。計測ファイル２２Ｇには、各種物理量の計測値が記述される。各種物理量の計測値には、瞬時値および移動平均値が含まれる。各種物理量には、例えば、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓ、ワイヤ送給速度Ｖｆおよび溶接速度Ｖｗが含まれる。瞬時値は、サンプリング周波数で計測することにより得られる。移動平均値は、例えば、ある期間内に含まれる複数の瞬時値の平均値（いわゆる単純移動平均値）である。サンプリング周波数は、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓのいずれか一方の計測値から溶着の有無を十分に判別することの可能な値となっている。履歴ファイル２２Ｈには、溶着解除回数Ｎｄおよびリカバリ情報Ｉｒを含む監視情報Ｄｍが記述される。これらのファイルは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）に格納される。

サーボ制御部２２は、マニピュレータ１０の各駆動モータを制御するものである。サーボ制御部２２は、作業プログラム２２Ｂに記載の移動命令Ｏｍと、マニピュレータ１０のエンコーダからの位置情報とに基づいて、マニピュレータ１０の各駆動モータを制御するようになっている。移動命令Ｏｍには、例えば、移動開始命令、移動停止命令、作業経路（教示点）、およびトーチ姿勢などが含まれ得る。また、サーボ制御部２２は、マニピュレータ１０のエンコーダからの位置情報に基づいて溶接トーチ１３先端の位置情報Ｐｆや溶接速度Ｖｗを導出（計測）するようになっている。サーボ制御部２２は、位置情報Ｐｆや溶接速度Ｖｗを制御部２１に出力するようになっている。

通信部２３は、ケーブルＬ２を介してティーチペンダント３０と通信を行ったり、ケーブルＬ３を介して溶接機４０と通信を行ったりするものである。通信部２３は、ティーチペンダント３０からの作業指令を受信して、制御部２１に出力するようになっている。作業指令には、例えば、作業者が選択した作業プログラム２２Ｂの番号などが含まれ得る。通信部２３は、制御部２１からの監視情報を、ティーチペンダント３０に送信するようになっている。監視情報には、例えば、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓのそれぞれの計測値、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値、溶着の有無、溶着解除回数Ｎｄ、溶着発生時の作業プログラム２２Ｂのステップ、ならびに、溶着発生位置（もしくは溶着発生区間）などが含まれ得る。

通信部２３は、制御部２１からの溶接命令Ｏｗを、溶接機４０に送信するようになっている。溶接命令Ｏｗには、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、溶接電流Ｉｓの設定値、溶接電圧Ｖｓの設定値、ワイヤ送給の開始命令、ワイヤ送給の停止命令、およびワイヤ送給速度Ｖｆの設定値などが含まれ得る。通信部２３は、溶接機４０からモニタ情報（例えば、各種計測値または通知情報）を受信して、記憶部２２の計測ファイル２２Ｇに格納するようになっている。通信部２３は、さらに、必要に応じて、溶接機４０からの通知情報を、制御部２１に出力するようになっている。各種計測値には、例えば、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓおよびワイヤ送給速度Ｖｆのそれぞれの計測値が含まれ得る。通知情報には、例えば、アーク発生通知などが含まれ得る。

制御部２１は、ティーチペンダント３０から入力された作業指令に基づいて、作業プログラム２２Ｂやアーク溶接品質判定プログラム２２Ｃを読み出し、その内容を解析する解析部２１１を有している（図２参照）。解析部２１１は、解析部２１１での解析結果に基づいて、これらのプログラムに記載の指示に対応する命令通知を生成するようになっている。制御部２１は、解析部２１１で生成された命令通知の内容に応じて、移動命令や溶接命令を出力する実行部２１２を有している（図２参照）。

制御部２１は、実行部２１２で生成された溶接命令を、通信部２３を介して溶接機４０に出力する溶接制御部２１３を有している（図２参照）。溶接制御部２１３は、例えば、通信部２３を介して溶接機４０から入力されたモニタ情報（例えば、アーク発生通知）に応じて、溶着監視プログラム２２Ｃに基づく監視を開始する通知（監視開始通知）を生成するようになっている。また、溶接制御部２１３は、例えば、溶接距離Ｗｐに応じて、溶着監視プログラム２２Ｃに基づく監視を終了する通知（監視終了通知）を生成するようになっている。溶接距離Ｗｐは、例えば、溶接速度Ｖｗ×アーク時間Ａｔにより導出される。溶接制御部２１３は、サーボ制御部２２から入力された溶接速度Ｖｗと、アーク発生通知を受け取ってからの時間（アーク時間）とを用いて溶接距離Ｗｐを導出するようになっている。

制御部２１は、溶接制御部２１３からの監視開始通知に従って、溶着監視プログラム２２Ｃを実行する監視部２１４を有している（図２参照）。監視部２１４は、例えば、図４に示したように、検出部２１４ａ、決定部２１４ｂおよび転送部２１４ｃを有している。図４は、監視部２１４の機能ブロックの一例を表したものである。

検出部２１４ａは、アーク溶接終了の際の所定の期間ΔＴにおける溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの少なくとも一方の計測値を計測ファイル２２Ｇから読み出すようになっている。検出部２１４ａは、必要に応じて、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値を計測ファイル２２Ｇから読み出すようになっている。検出部２１４ａは、さらに、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの少なくとも一方の閾値（ＩｔｈおよびＶｔｈの少なくとも一方）を閾値ファイル２２Ｆから読み出すようになっている。検出部２１４ａは、計測値が所定の閾値を所定の方向からまたいだ回数（溶着解除回数Ｎｄ）を検出するようになっている。検出部２１４ａは、例えば、溶接電流Ｉｓの計測値が閾値Ｉｔｈを超えた回数（溶着解除回数Ｎｄ１）を検出するようになっている。検出部２１４ａは、例えば、溶接電圧Ｖｓの計測値が閾値Ｖｔｈを下回った回数（溶着解除回数Ｎｄ２）を検出するようになっている。検出部２１４ａは、さらに、溶着の有無、溶着発生時の作業プログラム２２Ｂのステップ、および、溶着発生位置（もしくは溶着発生区間）を検出するようになっている。検出部２１４ａは、溶着解除回数Ｎｄ（溶着解除回数Ｎｄ１または溶着解除回数Ｎｄ２）を決定部２１４ｂおよび転送部２１４ｃに出力するようになっている。検出部２１４ａは、さらに、溶着の有無、溶着発生時の作業プログラム２２Ｂのステップ、溶着発生位置（もしくは溶着発生区間）、および、計測ファイル２２Ｇから読み出した計測値を転送部２１４ｃに出力するようになっている。

決定部２１４ｂは、検出部２１４ａで検出された溶着解除回数Ｎｄ（溶着解除回数Ｎｄ１または溶着解除回数Ｎｄ２）に基づいて、所定の期間ΔＴが経過した後のアーク溶接ロボットシステム１の動作を決定するようになっている。決定部２１４ｂは、例えば、溶着解除回数Ｎｄ（溶着解除回数Ｎｄ１または溶着解除回数Ｎｄ２）に対応するリカバリ情報Ｉｒをリカバリテーブル２２Ｆから取得し、取得したリカバリ情報Ｉｒに基づく指令を、サーボ制御部２２および溶接機４０に出力するようになっている。決定部２１４ｂは、決定部２１４ｂで決定した動作に関する情報（リカバリ情報Ｉｒ）を転送部２１４ｃに出力するようになっている。

転送部２１４ｃは、検出部２１４ａから入力された情報と、検出部２１４ａから入力された情報とに基づいて、監視情報Ｄｍを生成するようになっている。監視情報Ｄｍには、少なくとも、検出部２１４ａで検出された溶着解除回数Ｎｄ（溶着解除回数Ｎｄ１または溶着解除回数Ｎｄ２）と、決定部２１４ｂで決定された動作に関する情報（リカバリ情報Ｉｒ）とを含んでいる。転送部２１４ｃは、監視情報Ｄｍをティーチペンダント３０に出力するようになっている。転送部２１４ｃは、さらに、監視情報Ｄｍを履歴ファイル２２Ｈに格納するようになっている。

（ティーチペンダント３０）
図５は、ティーチペンダント３０の概略構成の一例を表したものである。ティーチペンダント３０は、作業者がマニピュレータ１０の動作を教示するものである。ティーチペンダント３０は、例えば、制御部３１、表示部３２、入力部３３、通信部３４および記憶部３５を有している。表示部３２が、本発明の「通知部」の一具体例に相当する。

表示部３２は、映像信号に基づく映像を表示するものである。表示部３２は、通信部３４から、監視情報Ｄｍを表示するための映像信号を取得したときには、監視情報Ｄｍに基づく表示（通知）を行うようになっている。表示部３２は、例えば、監視情報Ｄｍに含まれる溶着解除回数Ｎｄ（溶着解除回数Ｎｄ１または溶着解除回数Ｎｄ２）の表示（通知）を行うようになっている。

表示部３２は、映像を表示する表示面を有する表示パネルと、映像信号に基づいて表示パネルを駆動する駆動部とを有している。入力部３３は、作業者からの教示を受け付けるものである。入力部３３は、例えば、複数のキーを有しており、各キーの操作に応じて入力信号を生成し、制御部３１に出力するようになっている。通信部３４は、ケーブルＬ２を介してロボット制御装置２０と通信を行うものである。通信部３４は、制御部３１からの作業指令を、ロボット制御装置２０に送信するようになっている。記憶部３５は、各種のモードで種々の表示や作業指示を可能にする教示プログラム３５Ａを記憶する。教示プログラム３５Ａは、例えば、ＲＯＭに格納されている。

制御部３１は、映像信号を生成し、表示部３２に出力すると共に、必要に応じて作業指令を生成し、通信部３４に出力するものである。制御部３１は、読み出した教示プログラム３５Ａに従って映像信号を生成したり、必要に応じて作業指令を生成したりするようになっている。例えば、入力部３３から入力された入力信号が、加工作業を実施する再生モードの選択信号であった場合、制御部３１は、教示プログラム３５Ａに従って、記憶部２４に格納されている１または複数の作業プログラム２２Ｂのリストを表示するための映像信号を生成するようになっている。さらに、例えば、再生モードが選択されている場合に、再生する１つの作業プログラム２２Ｂが選択されたときには、制御部３１は、教示プログラム３５Ａに従って、再生する作業プログラム２２Ｂの番号等を含む作業指令を生成するようになっている。さらに、例えば、再生モードが選択されている場合に、制御部３１は、通信部３４から監視情報Ｄｍを取得したときには、取得した監視情報Ｄｍを表示するための映像信号を生成するようになっている。

（溶接機４０）
図６は、溶接機４０の概略構成の一例を表したものである。溶接機４０は、ロボット制御装置２０による制御に基づいて、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓおよびワイヤ送給速度Ｖｆ等を緻密に制御することにより、溶接電極１５の先端とワークＷとの間にアークを発生させるものである。溶接機４０は、制御部４１、通信部４２、溶接制御部４３、溶接電源４４、電流・電圧計測部４５および記憶部４６を有している。

記憶部４６は、溶接制御部４３および溶接電源４４の動作を制御する制御プログラム４６Ａを記憶している。制御プログラム４６Ａは、例えば、ＲＯＭに格納されている。制御部４１は、溶接機４０の各部を制御すると共に、読み出した制御プログラム４６Ａに従って、溶接制御部４３および溶接電源４４の動作を制御するものである。制御部４１は、電流・電圧計測部４５から取得したモニタ情報（例えば、各種計測値、または、アーク発生通知などの通知情報）を、通信部４２に出力するようになっている。通信部４２は、ロボット制御装置２０からの溶接指令を受信し、制御部４１に出力するようになっている。通信部４２は、制御部４１からのモニタ情報（例えば、各種計測値または通知情報）をロボット制御装置２０に出力するようになっている。

溶接制御部４３は、制御プログラム４６Ａと、ロボット制御装置２０からの溶接命令とに基づく制御部４１からの指示に従って、ワイヤ送給装置１４の動作を制御するものである。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、ワイヤ送給の開始命令、ワイヤ送給の停止命令、およびワイヤ送給速度Ｖｆの設定値などが含まれ得る。また、溶接制御部４３は、ワイヤ送給装置１４のモータから出力されたパルス（または、上記のパルスの代わる何らかの信号）に基づいて、ワイヤ送給速度Ｖｆを計測するようになっている。溶接制御部４３は、ワイヤ送給速度Ｖｆの計測値を制御部４１に出力するようになっている。

溶接電源４４は、例えば、デジタルインバータ回路を有しており、外部から入力される商用電源（例えば３相２００Ｖ）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御を行うようになっている。すなわち、溶接電源４４は、ケーブルＬ５，Ｌ６を介して溶接トーチ１３とワークＷとの間に高電圧の溶接電圧Ｖｓを供給するようになっている。溶接電源４４は、制御プログラム４６Ａと、ロボット制御装置２０からの溶接命令に従って、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを制御するものである。ロボット制御装置２０からの溶接命令には、例えば、アーク溶接の開始命令、アーク溶接の終了命令、溶接電流Ｉｓの設定値、溶接電圧Ｖｓの設定値などが含まれ得る。

電流・電圧計測部４５は、溶接トーチ１３とワークＷとの間に流れる溶接電流Ｉｓや、溶接トーチ１３とワークＷとの間の溶接電圧Ｖｓを計測するものである。電流・電圧計測部４５は、制御プログラム４６Ａと、ロボット制御装置２０からの溶接命令に従って、所定のサンプリング周波数で溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを計測し、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓのそれぞれの計測値（各種計測値）を制御部４１に出力するようになっている。電流・電圧計測部４５は、さらに、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの計測値から、アーク発生の有無を判定するようになっている。電流・電圧計測部４５は、アークが発生した場合には、アーク発生通知を生成し、制御部４１に出力するようになっている。

［動作］
次に、溶接ロボットシステム１の動作について説明する。

まず、ティーチペンダント３０において、ユーザが、例えば、再生モードを選択し、さらに、教示プログラム３５Ａを選択する。すると、ティーチペンダント３０の制御部３１は、教示プログラム３５Ａに従って、起動指令を含む作業指令を生成し、ロボット制御装置２０に出力する。ロボット制御装置２０の制御部２１は、ティーチペンダント３０から、起動指令を含む作業指令が入力されると、作業プログラム２２Ｂおよび溶着監視プログラム２２Ｃを読み出す。制御部２１は、作業プログラム２２Ｂおよび溶着監視プログラム２２Ｃから読み出した内容と、記憶部２４の設定ファイル２２Ｄから読み出した各種設定値とに基づいて、これらのプログラムに記載の指示に対応する命令通知を生成する。制御部２１は、生成した命令通知の内容に応じて、移動命令Ｏｍや溶接命令Ｏｗを出力する。

制御部２１は、生成した溶接命令Ｏｗを、通信部２３を介して溶接機４０に出力する。溶接命令Ｏｗには、例えば、溶接開始指令や、溶接電流Ｉｓ、溶接電圧Ｖｓおよびワイヤ送給速度Ｖｆの設定値が含まれている。溶接機４０の制御部４１は、ロボット制御装置２０から溶接命令Ｏｗが入力されると、制御プログラム４６Ａを読み出し、溶接命令Ｏｗに応じて、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを設定すると共に、ワイヤ送給装置１４に対してワイヤ送給速度Ｖｆを設定することにより、アーク溶接を開始する。このとき、電流・電圧計測部４５は、各種物理量をサンプリングしており、サンプリングにより得られた各種物理量の計測値を、制御部４１に出力する。また、電流・電圧計測部４５では、アーク発生を検知した時には、アーク発生通知を制御部４１に出力する。制御部４１は、電流・電圧計測部４５から取得したモニタ情報（例えば、各種計測値、または、アーク発生通知などの通知情報）を、通信部４２を介して、ロボット制御装置２０に出力する。制御部４１は、例えば、予め設定された時間間隔になると、その間の各種計測値の移動平均値を算出し、通信部４２を介して、ロボット制御装置２０に出力する。

制御部２１は、さらに、生成した移動命令Ｏｍを、通信部２３を介してマニピュレータ１０に出力する。マニピュレータ１０は、ロボット制御装置２０から移動命令Ｏｍが入力されると、入力された移動命令Ｏｍに応じて、各アーム１２Ａを変位させ、結果的に溶接トーチ１３を上下前後左右に移動させる。このとき、制御部２１は、エンコーダから位置情報を取得する。

制御部２１は、溶接機４０から取得した各種計測値を記憶部２４の計測ファイル２２Ｇに格納する。制御部２１は、エンコーダから取得した位置情報に基づいて、溶接速度Ｖｗおよび位置情報Ｐｆを導出し、記憶部２４の計測ファイル２２Ｇに格納する。制御部２１は、位置情報Ｐｆに基づいて、溶接区間ＷＳの終了を判定し、溶接区間ＷＳが終了した場合には、溶接区間ＷＳを識別する番号を記憶部２４の計測ファイル２２Ｇに格納する。

制御部２１は、アーク溶接終了（溶接区間ＷＳの終了）の際には、必要に応じて、溶接終了部に生じたクレータを埋めるための溶接や、溶接電極１５の先端部分に、適正な大きさの玉を形成するなどの、種々の処理を行う。

次に、アーク溶接終了（溶接区間ＷＳの終了）後の動作について説明する。図７は、アーク溶接（溶接区間ＷＳ）が終了した時刻Ｔ１以降の種々の計測値を波形で表したものである。図７（Ａ）は、アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度Ｖｆの計測値の一例を表したものである。図７（Ｂ）は、アーク溶接の終了の際の溶接電圧Ｖｓの計測値の一例を表したものである。図７（Ｃ）は、アーク溶接の終了の際の溶接電流Ｉｓの計測値の一例を表したものである。

制御部２１は、アーク溶接終了（溶接区間ＷＳの終了）の際に、ワイヤ送給装置１４のモータを停止させる制御信号を溶接機４０に出力する。すると、溶接機４０は、時刻Ｔ１にモータの回転を停止する指令をワイヤ送給装置１４のモータに出力する。ただし、ワイヤ送給装置１４のモータは、慣性でしばらくの間、減速しながら回転し、最終的に止まる。

制御部２１は、ワイヤ送給装置１４のモータが停止する頃に、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの供給を停止させる制御信号を溶接機４０に出力する。すると、溶接機４０は、時刻Ｔ２に溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの供給を停止する。これにより、アークが完全に消失する。

制御部２１は、アークが完全に消失してから所定の期間が経過したのち、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの供給を再開させる制御信号を溶接機４０に出力する。このとき、制御部２１は、溶着確認用の溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを供給するよう、溶接機４０に要求する。すると、溶接機４０は、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの所定の期間ΔＴの間、溶着確認用の溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを出力する。溶着確認用の溶接電圧Ｖｓは、閾値Ｖｔｈよりも高い電圧値となっている。溶着確認用の溶接電流Ｉｓは、閾値Ｉｔｈよりも高い電圧値となっている。ただし、期間ΔＴの間、溶着が全く生じていない場合には、溶接電流Ｉｓは流れないので、期間ΔＴの間の溶接電流Ｉｓの計測値は、ほぼゼロとなっている。

図８は、アーク溶接（溶接区間ＷＳ）が終了した時刻Ｔ１以降に、溶着解除が生じたときの種々の計測値を波形で表したものである。図８（Ａ）は、アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度Ｖｆの計測値の一例を表したものである。図８（Ｂ）は、アーク溶接の終了の際の溶接電圧Ｖｓの計測値の一例を表したものである。図８（Ｃ）は、アーク溶接の終了の際の溶接電流Ｉｓの計測値の一例を表したものである。

制御部２１は、上記の図７と同様に、溶接機４０に対して、所定の期間ΔＴの間、溶着確認用の溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを出力するよう要求する。すると、溶接機４０は、時刻Ｔ３から、溶着確認用の溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを出力し始める。その後、所定の期間ΔＴの間、溶着解除が１回、発生したとする。このとき、溶着により、溶接電極１５の先端とワークＷとが短絡し、溶接電圧Ｖｓが閾値Ｖｔｈを下回り、溶接電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈを超える。しかし、溶着は、すぐに解除され、再び、溶接電圧Ｖｓが閾値Ｖｔｈを超え、溶接電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈを下回る。制御部２１は、溶接電圧Ｖｓが閾値Ｖｔｈを１回だけ下回ったこと、または、溶接電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈを１回だけ超えたことを検知する。制御部２１は、溶着解除回数Ｎｄに対応するリカバリ情報Ｉｒをリカバリテーブル２２Ｆから取得し、取得したリカバリ情報Ｉｒに基づく動作を、溶接機４０およびサーボ制御部２に指示する。このとき、溶着解除回数Ｎｄ＝１回のときのリカバリ情報Ｉｒが、例えば、「リカバリせず」となっている場合には、制御部２１は、溶接機４０に対しては、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの出力の停止を引き続き指示し、サーボ制御部２に対しては、停止を引き続き指示する。

図９は、アーク溶接（溶接区間ＷＳ）が終了した時刻Ｔ１以降に、溶着解除が生じたときの種々の計測値を波形で表したものである。図９（Ａ）は、アーク溶接の終了の際のワイヤ送給速度Ｖｆの計測値の一例を表したものである。図９（Ｂ）は、アーク溶接の終了の際の溶接電圧Ｖｓの計測値の一例を表したものである。図９（Ｃ）は、アーク溶接の終了の際の溶接電流Ｉｓの計測値の一例を表したものである。

制御部２１は、上記の図８と同様に、溶接機４０に対して、所定の期間ΔＴの間、溶着確認用の溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを出力するよう要求する。すると、溶接機４０は、時刻Ｔ３から、溶着確認用の溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓを出力し始める。その後、所定の期間ΔＴの間、溶着解除が２回、発生したとする。このとき、制御部２１は、溶接電圧Ｖｓが閾値Ｖｔｈを２回だけ下回ったこと、または、溶接電流Ｉｓが閾値Ｉｔｈを２回だけ超えたことを検知する。制御部２１は、溶着解除回数Ｎｄに対応するリカバリ情報Ｉｒをリカバリテーブル２２Ｆから取得し、取得したリカバリ情報Ｉｒに基づく動作を、所定の期間ΔＴが経過した後の時刻Ｔ５において、溶接機４０およびサーボ制御部２に指示する。このとき、溶着解除回数Ｎｄ＝２回のときのリカバリ情報Ｉｒが、例えば、「終端部のリペア」となっている場合には、制御部２１は、サーボ制御部２に対しては、溶接ビードにおける、終端部よりも少し手前の箇所まで溶接トーチ１３を戻させ、その場所から終端部まで溶接トーチ１３を変移させる指示を行い、溶接機４０に対しては、溶接トーチ１３が所定位置まで戻ったタイミングで、溶接電流Ｉｓおよび溶接電圧Ｖｓの出力を再開し、終端部までアーク溶接を行わせる指示を行う。

なお、図１０に示したように、所定の期間ΔＴの間に発生した溶着が解除されないまま、所定の期間ΔＴが経過してしまった場合には、溶接トーチ１３は、溶着した箇所から動けない。このときは、制御部２１は、上述の時刻Ｔ５を遅延させ、時刻Ｔ４と時刻Ｔ５との間の時刻Ｔ６において、溶着解除の指示を溶接機４０に対して行う。具体的には、制御部２１は、時刻Ｔ６において、定格電圧を出力するよう、溶接機４０に指示する。すると、溶接機４０が、定格電圧の溶接電圧Ｖｓを出力するので、溶着が解除される。このとき、制御部２１は、時刻Ｔ６における溶着解除も溶着解除回数Ｎｄに加える。これにより、制御部２１は、より適切なリカバリ情報Ｉｒをリカバリテーブル２２Ｆから取得することができる。

また、図１１に示したように、溶着が解除されない状態が所定の期間、続いた場合には、制御部２１は、所定の期間ΔＴを延長するとともに、所定の期間ΔＴ内の時刻Ｔ７において、溶着解除の指示を溶接機４０に対して行ってもよい。

［効果］
次に、溶接ロボットシステム１の効果について説明する。

従来では、溶接電極と溶接ビードとの短絡状態が検知されると、あらかじめ作業プログラムに記述された一連の溶着解除動作が行われる。しかし、溶着解除動作が自動で行われるので、溶接ビートの終端部分に品質不良が生じている可能性がある。

一方、溶接ロボットシステム１では、アーク溶接終了時の所定の期間ΔＴにおいて溶着解除の生じた回数（溶着解除回数Ｎｄ）が検出される。ここで、溶着解除回数Ｎｄは、溶接ビートの終端部分の品質と相関を持っているので、溶着解除回数Ｎｄを検出することで、溶接ビートの終端部分の品質を推定することができる。従って、溶接ロボットシステム１では、溶接ビートの終端部分の品質不良を検出することができる。その結果、後工程に不良品が流れてしまうことを未然に防止することができる。また、溶着解除回数Ｎｄが検出されることにより、ユーザは、溶着解除回数Ｎｄに応じた遅延が起こっていることを把握することができる。

また、溶接ロボットシステム１では、検出した溶着解除回数Ｎｄに基づいて、所定の期間ΔＴが経過した後のアーク溶接ロボットシステム１の動作が決定される。これにより、溶接ビートの終端部分の品質不良を修繕することができる。さらに、溶接ロボットシステム１では、検出した溶着解除回数Ｎｄや、決定されたアーク溶接ロボットシステム１の動作（例えば、修繕動作）が、記憶部２４の履歴ファイル２２Ｈに格納される。これにより、履歴ファイル２２Ｈを分析することにより、溶着の生じやすい溶接区間ＷＳの教示方法を検討したり、溶着の生じた溶接区間ＷＳの次の溶接区間ＷＳにおけるアークスタート処理の良し悪しを検討したりすることができる。

＜２．変形例＞
以下に、上記実施の形態の溶接ロボットシステム１の変形例について説明する。なお、以下では、上記実施の形態と共通の構成要素に対しては、上記実施の形態で付されていた符号と同一の符号が付される。また、上記実施の形態と異なる構成要素の説明を主に行い、上記実施の形態と共通の構成要素の説明については、適宜、省略するものとする。

上記実施の形態では、本発明の「通知部」として、ティーチペンダント３０の表示部３２が例示されていたが、警告灯などの他の通知方法が用いられていてもよい。

上記実施の形態では、本発明の「記憶装置」として、ロボット制御装置２０の記憶部２４が例示されていたが、溶接ロボットシステム１とネットワークで接続されたサーバなどの情報処理装置に内蔵された記憶装置が用いられていてもよい。

１…溶接ロボットシステム、１０…マニピュレータ、１１…ベース部材、１２…多関節アーム部、１２Ａ…アーム、１３…溶接トーチ、１４…溶接電極、１５…作業台、２０…ロボット制御装置、２１…制御部、２２…サーボ制御部、２２Ａ…制御プログラム、２２Ｂ…作業プログラム、２２Ｃ…溶着監視プログラム、２２Ｄ…設定ファイル、２２Ｅ…閾値ファイル、２２Ｆ…計測ファイル、２２Ｇ…履歴ファイル、２３…通信部、３０…ティーチペンダント、３１…制御部、３２…表示部、３３…入力部、３４…通信部、３５…記憶部、３５Ａ…教示プログラム、４０…溶接機、４１…制御部、４２…通信部、４３…溶接制御部、４４…溶接電源、４５…電流・電圧計測部、４６…記憶部、４６Ａ…制御プログラム、２１１…解析部、２１２…実行部、２１３…溶接制御部、２１４…監視部、Ａｔ…アーク時間、Ｄｍ…監視情報、Ｉｒ…リカバリ情報、Ｉｓ…溶接電流、Ｉｔｈ…閾値電圧、Ｌ１〜Ｌ６…ケーブル、Ｎｄ…溶着解除回数、Ｏｍ…移動命令、Ｏｗ…溶接命令、Ｖｔｈ…閾値電圧、Ｖｆ…ワイヤ送給速度、Ｖｓ…溶接電圧、ＷＳ…溶接区間、Ｗ…ワーク、ΔＴ…期間、Ｔ１〜Ｔ７…時刻。

Claims (5)

1. アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電流の計測値が第１の閾値を超えた第１の回数、または、アーク溶接終了の際の前記所定の期間における溶接電圧の計測値が第２の閾値を下回った第２の回数を検出する検出部を備えた
   溶着監視装置。
2. 前記検出部で検出された前記第１の回数または前記第２の回数に基づいて、前記所定の期間が経過した後のアーク溶接ロボットシステムの動作を決定する決定部をさらに備えた
   請求項１に記載の溶着監視装置。
3. 前記検出部で検出された前記第１の回数または前記第２の回数、および前記決定部で決定された前記動作に関する情報を記憶装置に転送する転送部をさらに備えた
   請求項２に記載の溶着監視装置。
4. 前記検出部で検出された前記第１の回数または前記第２の回数に基づく通知を行う通知部をさらに備えた
   請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の溶着監視装置。
5. 溶接トーチと、前記溶接トーチを移動させるアームとを有する移動装置と、
   前記溶接トーチに電力を供給する電源装置と、
   前記溶接トーチとワークとの間に流れる溶接電流、および前記溶接トーチと前記ワークとの間の溶接電圧のうち少なくとも一方を計測する計測装置と、
   アーク溶接終了の際の所定の期間における溶接電流の計測値が第１の閾値を超えた第１の回数、または、アーク溶接終了の際の前記所定の期間における溶接電圧の計測値が第２の閾値を下回った第２の回数を検出する検出装置と
   を備えた
   溶接ロボットシステム。

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