ところで、溶接波形に基づき溶接不良と判定された場合、実際に溶接が行われたワーク(以下、被溶接物と称する。)のどの部分で溶接不良が発生したかを特定する必要がある。特許文献1では、グラフ表示された溶接波形に基づき教示位置の確認をすることは可能であるものの、当該教示位置に基づいて実際に被溶接物のどの部分で溶接不良が発生したかを特定することが困難という問題があった。
このような問題を解決することを意図して、特許文献2では、溶接電圧や溶接電流の波形と共に溶接ロボットの動作軌跡をディスプレイ上に表示し、溶接ロボットの動作軌跡と波形とを対応させて確認する技術が提案されている。特許文献2によれば、溶接波形に基づき溶接不良が検知された場合には、当該溶接不良が検知された箇所に対応する溶接ロボットの動作軌跡をディスプレイ上で確認することができるので、特許文献1の問題をある程度解消しているものと思われる。
しかしながら、特許文献2に記載された技術を採用しても、溶接ロボットのどの動作時点で不良が発生したかがわかるだけで、実際に被溶接物のどの部分がその動作時点に対応するかはわかりにくかった。
そこで、本発明は、実際に被溶接物に生じた溶接異常の位置を容易に特定することができる溶接ロボットシステム及び溶接異常位置の特定方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る溶接ロボットシステムは、溶接ロボットと溶接ロボットを制御するロボット制御部とを備える溶接ロボットシステムであって、ロボット制御部は、溶接ロボットにより実行される溶接の溶接電圧及び溶接電流のうち少なくとも一方の波形を取得する取得部と、取得部により取得された波形のうち所定の溶接区間の波形を解析する溶接波形解析部と、を備え、溶接ロボットは、溶接区間の波形が溶接異常の条件を満たしていると溶接波形解析部により判定された場合に、溶接ロボットによる溶接中に被溶接物にマーキングを付与するマーキング機構を備える。
この態様によれば、溶接の溶接電圧及び溶接電流のうち少なくとも一方の波形が溶接異常の条件を満たしていると解析部により判定された場合に、マーキング機構により被溶接物にマーキングを溶接中に行うので、当該マーキングを溶接後に確認することで実際に被溶接物に生じた溶接異常の位置を容易に特定することができる。
上記態様において、ロボット制御部は、取得部により取得された波形を記憶する記憶部を備え、溶接異常の条件は、溶接区間において取得部により取得される溶接電流の計測値が、記憶部に記憶された波形に基づき定められた閾値未満としてもよい。
この態様によれば、溶接電流の計測値が予め定められた閾値未満であることを条件として、マーキング機構によって被溶接物にマーキングが付与されるので、溶接電流の波形に異常が検知された箇所を、溶接後にマーキングを確認することにより容易に特定することができる。
上記態様において、マーキング機構は、溶接ロボットのアームに取り付けられるマーキング装置と、溶接波形解析部から出力される指令に基づきマーキング装置を制御するマーキング制御部とを備え、マーキング制御部は、溶接ロボットにより溶接された部分のうち溶接異常の条件を満たした箇所を識別可能な液体を被溶接物に塗布するようにマーキング装置を制御してもよい。
この態様によれば、マーキング装置によって被溶接物に識別可能な液体が塗布されるので、溶接ロボットによる溶接の終了後に、被溶接物に塗布された液体を確認することで、実際に被溶接物に生じた溶接異常の箇所を容易に特定することができる。
上記態様において、マーキング制御部は、溶接波形解析部から出力される指令に基づいて異なる種類の液体を塗布するようにマーキング装置を制御してもよい。
この態様によれば、マーキング装置により異なる種類の液体が被溶接物に塗布されるので、例えば溶接波形解析部から出力される指令が複数設定されている場合に、各指令に対して異なる種類の液体を使い分けて被溶接物に液体を塗布することができる。
本発明の他の態様に係る溶接異常位置の特定方法は、溶接の施工条件を含む作業プログラムに従って、溶接ロボットにより溶接を実行するステップと、溶接ロボットにより実行される溶接の溶接電圧及び溶接電流のうち少なくとも一方の波形を取得部により取得するステップと、取得部により取得された波形を溶接波形解析部により解析するステップと、取得部により取得された波形が溶接異常の条件を満たしていると溶接波形解析部により判定された場合に、溶接ロボットによる溶接中にマーキング装置によって被溶接物にマーキングを付与するステップと、を含む。
この態様によれば、溶接異常の条件を満たしている波形が解析部により判定された場合に、マーキング機構により被溶接物にマーキングを溶接中に行うので、当該マーキングを溶接後に確認することで実際に被溶接物に生じた溶接異常箇所を容易に特定することができる。
本発明によれば、実際に被溶接物に生じた溶接異常の位置を容易に特定することができる溶接ロボットシステム及び溶接異常位置の特定方法を提供することができる。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
図1は、本実施形態に係る溶接ロボットシステムの概要を示す図である。同図に示す例において、溶接ロボットシステムは、ロボット制御装置1、溶接電源20、電流・電圧測定装置30及び溶接ロボット100を含み、ロボット制御装置1は溶接波形解析装置11を含む。なお、溶接ロボットシステムは、これら以外の構成を含んでもよいし、必ずしもこれら全ての構成を含まなくてもよい。また、溶接波形解析装置11は、ロボット制御装置1と一体の装置であってもよく、別体の装置であってもよい。
ロボット制御装置1は、溶接ロボット100の動作が記述されたプログラムを読み込み、溶接ロボット100及び溶接電源20を制御する。溶接ロボット30は、アーク溶接を行う機器である。溶接ロボット100は、多関節のアームを有する産業用ロボットであり、エンドエフェクタとして溶接トーチ102を備えたロボットである。溶接トーチ102は、溶接ワイヤ110を送給する送給機構を備える。アーク溶接は、溶接トーチ102に備えられた送給機構により溶接ワイヤ110を送給し、溶接ワイヤ110の先端とワーク200との間にアークを発生させることにより行う。溶接トーチ102の側部にはマーキング機構120が設けられる。本実施形態において、マーキング機構120は溶接トーチ102に取り付けられるが、この構成に限定されず、マーキング機構120は、溶接ロボット100の構成(一体又は別体の構成)として含まれていればよい。なお、マーキング機構120の構成の詳細は後述する。
溶接電源20は、ケーブルを介して溶接トーチ102へ電力を送電する。溶接ロボット100は、溶接電源20から電圧及び電流が供給されるのに応じて、溶接トーチ102を移動させ、ワーク200のアーク溶接を行う。ここで、ワーク200は、溶接台300の上に載置され、溶接電源20の電極の一方は溶接ワイヤ110に接続され、他方は溶接台300に接続される。
電流・電圧測定装置30は、溶接ワイヤ110と溶接台300の間の電圧及び電流のうち少なくともいずれかを測定する。電流・電圧測定装置30は、測定した値を逐次ロボット制御装置1の取得部12(図2参照)に伝送してもよい。
図2は、図1に示したロボット制御装置1の機能ブロック図である。ロボット制御装置1は、解析部2、実行部3、溶接制御部4、サーボ制御部5、プログラム記憶部DB1、溶接条件記憶部DB2、電流・電圧記憶部DB3、溶接波形解析装置11、取得部12及び表示部13を備える。
プログラム記憶部DB1は、溶接ロボット100の動作が記述されたプログラムを記憶する記憶部であり、半導体メモリやハードディスクドライブで構成されてよい。溶接ロボット100は、プログラム記憶部DB1に記憶されたプログラムに基づいて溶接を実行する。解析部2は、プログラム記憶部DB1に記憶されたプログラムを解析し、プログラムから、少なくとも、溶接ロボット100の関節を構成するサーボモータ101の制御指令と、溶接電源20により供給される電流及び電圧を制御する電流・電圧制御指令と、を読み取る。
実行部3は、解析部2により読み取られた制御指令に基づいて、溶接電源20及びサーボモータ101を協調させて制御する。溶接制御部4は、溶接電源20に対して、電流及び電圧の指令値を伝送する。サーボ制御部5は、各サーボモータ101に対して、角度、角速度及び角加速度等の指令値を伝送する。
溶接条件記憶部DB2は、プログラム記憶部DB1に記憶されたプログラムを参照して、溶接ロボット100により実行される溶接の溶接条件を読み出し、少なくとも溶接ロボット100の教示点と対応付けて記憶する。ここで、溶接条件は、プログラムにより参照されるファイルに記述される場合がある。例えば、プログラムは、溶接ロボット100に溶接を開始させる溶接開始命令を含み、溶接開始命令は、溶接条件が記述されたファイルの参照を含む場合がある。ここで、溶接条件が記述されたファイルは、プログラムとは別のファイルであるが、プログラム記憶部DB1に記憶されていてよい。このような場合、溶接条件記憶部DB2には、溶接開始命令において参照されるファイルに記述された溶接条件が記憶される。また、溶接条件は、プログラムに記述される場合がある。例えば、溶接ロボット100に溶接を開始させる溶接開始命令のヘッダーに溶接条件の記述が含まれる場合がある。このような場合、溶接条件記憶部DB2には、溶接開始命令のヘッダーに記述された溶接条件が記憶される。
取得部12は、溶接ロボット100により実行される溶接の溶接電圧及び溶接電流のうち少なくとも一方の波形を取得する。ここで、溶接ロボット100が溶接を行った際の溶接電圧及び溶接電流は、電流・電圧測定装置30によって測定された電圧及び電流であり、取得部12は、電流・電圧測定装置30によって測定された電圧及び電流のうち少なくとも一方の波形を取得する。
電流・電圧記憶部DB3は、取得部12によって取得された溶接電圧及び溶接電流のうち少なくとも一方の波形を記憶する。
溶接波形解析装置11は、取得部12により取得された波形及び溶接条件記憶部DB2に記憶された溶接条件を含むプログラムデータを受信し、予め入出力端末(図示略)により設定された溶接異常の条件を満たす波形を解析する。本実施形態において、溶接波形解析装置11による溶接異常の条件を満たす波形の解析の際には、溶接波形解析装置11は、溶接ロボット100による溶接期間中の所定の溶接区間(以下、解析区間とも称する)における波形を参照する。解析区間は、例えば溶接ロボット100による溶接中の区間のうち、予め記憶された波形や溶接条件等に基づいて溶接開始から所定時間経過後、溶接終了の所定時間前に設定しても良い。本実施形態における解析区間を、図5中符号S(図5に示す時刻t2から時刻t5までの区間)で示す。なお、本発明における「所定の溶接区間」は、図5に示す時刻t2から時刻t5までの区間に限定されるわけではなく、溶接ロボット100による溶接した部分のうち溶接異常の箇所を溶接波形解析装置11により判定することが可能であれば、任意に設定される。
また溶接波形解析装置11は、溶接ロボット100による溶接中にワーク200にマーキングを付与するマーキング指令(詳細は後述)をマーキング機構120(図1参照)に出力すると共に、当該マーキング指令を含むマーキング情報を、表示部13に出力する。
表示部13は、電流・電圧記憶部DB3に記憶された波形、溶接条件記憶部DB2に記憶された溶接条件及び溶接波形解析装置11から出力された情報(例えば、溶接開始時間、溶接終了時間、解析区間、解析条件、解析結果、マーキング情報等)を表示する。表示部13は、例えばティーチペンダントに備えられた液晶表示装置で構成されてよい。表示部13により表示される内容について、図5を参照しながら後述する。
図1に戻り、マーキング機構120は、ワーク200に対してマーキングMを付与する機能を有するマーキング装置121と、当該マーキング装置121の駆動を制御するマーキング制御部122を備える。溶接波形解析装置11から出力される指令(マーキング指令の他、溶接開始時間、溶接条件、解析条件又は解析結果等の解析情報の指令を含む)をマーキング機構120のマーキング制御部122が受信すると、当該マーキング指令に基づき、マーキング制御部122によってマーキング装置121の駆動(例えば、マーキングの射出量、射出座標、射出時間)が制御され、ワーク200にマーキングMが付与される。
図1に示すマーキング装置121は、内部に可視性の液体が貯留されたインクタンク121aと、インクタンク121aの先端に取り付けられ、開閉バルブ(図示略)の開閉によってインクタンク121a内の液体をワーク200に射出するノズル121bとを備える。インクタンク121aには、例えばインクタンク121a内の液体を吐出するように圧力を付与する空気圧機器(図示略)が接続され、当該空気圧機器によりその圧力が付与された液体がノズル121bから吐出される。溶接波形解析装置11からのマーキング指令をマーキング制御部122が受信すると、当該マーキング指令に基づいて、ワーク200の特定箇所にノズル121bから液体が吐出される。このノズル121bからワーク200に対して塗布される液体の塗布量は、溶接波形解析装置11から出力されるマーキング指令に基づき設定され、例えば溶接条件や溶接電流の測定値、ワーク200の形状や大きさ等に応じて液体の塗布量が変更される。
なお、マーキング装置121は図示に示す構成に限定されるわけではなく、ワーク200の特定箇所を識別可能なマーキングを付与する機能を備えた装置であれば、他の様々な構成を用いることが可能である。
続いて、上述したロボット制御装置1により実行される制御処理について説明する。図3は、ロボット制御装置1により実行される制御処理の一例を示すフローチャートであり、図4は、図3に示すマーキング処理の一例を示すフローチャートである。図5は、表示部13に表示される画面DP1を示す図である。画面DP1は、取得部12によって取得された溶接電流の波形及び溶接波形解析装置11により設定された解析条件を表示する例である。図5に示す例では、縦軸に溶接電流を示し、横軸に時間を示して、時間経過に伴って溶接電流が変化する様子を示している。なお、図5に示す時刻t1は、溶接ロボット100による溶接を開始した時刻を示す。時刻t2は、溶接波形解析装置11により設定された解析開始時刻を示す。時刻t3から時刻t4までの期間は、溶接波形解析装置11により設定された解析条件(後述)を満たす期間を示す。時刻t5は、溶接波形解析装置11により設定された解析終了時刻を示す。時刻t6は、溶接ロボット100による溶接を終了した時刻を示す。本例では、溶接電流の波形を表示する例を示すが、表示される波形は溶接電圧に関するものであってもよいし、溶接電流と溶接電圧の両方の波形が表示されてもよい。
図3に示すように、まず、溶接波形解析装置11により解析条件が設定される(S11)。この解析条件は、例えば、電流・電圧記憶部DB3に記憶された波形(すなわち、溶接電圧及び溶接電流のうち少なくとも一方の波形)や予め作成された溶接条件等に基づき、溶接異常と判定するための閾値を設定することや、解析開始から解析終了までの解析区間を設定することを含む。図5では、時刻t2から時刻t5までを解析区間Sに設定し、また、溶接異常を判定するための溶接電流値として閾値Rを設定した例を示している。
解析条件設定後、溶接ロボット100は、プログラム記憶部DB1に記憶されたプログラムに基づいてワーク200の溶接を実行する(S12)。
溶接ロボット100による溶接中において、溶接波形解析装置11は、ステップS11で設定された解析条件と、取得部12によって取得された溶接電流の波形を比較する(S13)。本実施形態において、取得部12によって取得された溶接電流の波形のうち解析区間(図5に示す時刻t2から時刻t5までの区間)の波形に、溶接異常の条件を満たした部分があるか否か(すなわち、閾値R未満の条件を満たした部分があるか否か)溶接波形解析装置11により判定される。取得部12によって取得された溶接電流の波形のうち、閾値R未満の部分が溶接波形解析装置11により検知されない場合、すなわち、溶接異常無しの場合には(S13(NO))、S12に戻り、閾値R未満の部分が溶接波形解析装置11により検知された場合、すなわち、溶接異常有りの場合には(S13(YES))、S14に進む。
溶接電流の波形のうち閾値R未満の部分が溶接波形解析装置11により検知された場合には、溶接波形解析装置11は、マーキング機構120にマーキング指令を出力する(S14)。出力されたマーキング指令を受信したマーキング機構120が、ワーク200に対してマーキング処理を実行する(S15)。マーキング処理の実行後、上述したS12以降の処理を繰り返す。
上述したマーキング処理について図4を参照しながら更に説明する。まず、溶接波形解析装置11から出力されたマーキング指令をマーキング機構120のマーキング制御部122が受信する(S151)。
次いで、マーキング制御部122は、受信したマーキング指令に基づき、マーキング装置121からワーク200に塗布される液体の量(射出量)、塗布される位置(射出座標)、塗布される時間(射出時間)を決定する(S152)。
次いで、マーキング制御部122は、決定した射出量、射出座標及び射出時間に基づきマーキング装置121にマーキング指令を出力し(S153)、マーキング装置121によってワーク200にマーキングが付与される。図5に示す例では、溶接期間中(溶接開始時刻t1から溶接終了時刻t6)の溶接電流の波形のうち閾値R未満の条件を満たした時刻t3から時刻t4までワーク200に液体によるマーキングがされる。
このように本実施形態では、溶接電流の波形が閾値R未満を満たしている(すなわち、溶接異常の条件を満たしている)と溶接波形解析装置11により判定された場合に、マーキング装置121によりワーク200にマーキングが溶接中に行われる。当該マーキングを溶接後に確認することで実際にワーク200に生じた溶接異常の箇所を容易に特定することができる。また、実際にワーク200に生じた溶接異常の箇所を特定するために、例えば溶接ロボットの動作軌跡を辿る工程が必要ないので、このような工程を要する場合と比較して、短時間で実際にワーク200に生じた溶接異常の箇所を特定することができる。
以上説明した本実施形態において、マーキング処理は、時刻t3から時刻t4の期間のみワーク200に液体によるマーキングを付与することに限定されない。例えば、溶接ロボット100による溶接中の全期間においてワーク200に特定色(例えば黄色)の液体をマーキングし、溶接中のうち溶接電流の波形が閾値R未満の条件を満たした時刻t3から時刻t4まで当該特定色とは異なる色(例えば赤色)のマーキングを付与するようにしても良い。このように、溶接中の全期間においてワーク200に液体を塗布しつつ当該液体の色を使い分けることで、実際にワーク200に溶接を行った全ての箇所を特定しながらワーク200に生じた溶接異常の箇所も特定することができる。
また、解析条件として溶接異常と判定するための閾値を複数設定し、溶接波形解析装置11から出力される複数の指令に応じて異なる色の液体を使い分けてマーキング装置121によるマーキングをワーク200に塗布してもよい。詳述すると、電流・電圧記憶部DB3に記憶された波形に基づいて、溶接異常の軽重に応じた溶接電流の閾値を複数段階に設定(例えば軽度の溶接異常を判定するための溶接電流の閾値をR1、重度の溶接異常を判定するための溶接電流の閾値をR2と設定)し、当該複数段階に設定された溶接電流の閾値R1、R2を満たした期間に応じて、異なる色の液体によるマーキング(例えば閾値R1未満の条件を満たした期間を黄色、閾値R1未満の条件を満たした期間を赤色のマーキング)を付与するようにマーキング装置121を制御しても良い。
また、マーキング装置121によるマーキングは液体に限定されない。例えば、溶接電流の波形のうち閾値R未満の条件を満たした箇所に、テープ等の粘着物によるマーキングを用いても良い。また、溶接電流の波形のうち閾値R未満の条件を満たした溶接異常の箇所又は溶接異常の内容を示す印字機能を有するマーキング装置121を用いて、当該印字を含むマーキングを用いても良い。
なお、溶接波形解析装置11により溶接異常を判定するための閾値として、溶接電流の測定値を用いて判別した例を説明したが、溶接電圧の測定値を用いて当該溶接電圧が所定の値を満たしたことを条件としてワークにマーキングを付与する態様としても良い。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。