JP6659431B2 - 消耗品監視装置 - Google Patents
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Description
また、溶接電流に閾値を設けて監視することで、給電チップの摩耗による溶接ワイヤへの給電位置の変化を検出し、給電チップの摩耗を検知する技術が知られている(たとえば、特許文献2)。
特許文献2記載の方法では、溶接時の電流値、電圧値の変化から給電チップの給電位置の変化を検出することにより、ある程度正確な給電チップの摩耗具合を把握することは可能である。しかしながら、溶接時の電流値、電圧値は、給電チップの摩耗以外の要因、例えばワークの精度誤差等でも変動するため、一時的に変動することがある。このため、まだ摩耗していない状態の給電チップを使用していても、摩耗していると誤検出するという問題があった。
アーク溶接装置の消耗品の交換時期を監視する消耗品監視装置において、
前記消耗品の消耗因子の値を計測する消耗因子計測部と、
前記消耗因子の計測値に基づいて前記消耗品の消耗度を算出する消耗度算出部と、
前記消耗度の累積値が予め定めた閾値に達するまでの期間を推定し、前記消耗品の交換時期を算出する交換時期算出部と、
算出した交換時期を外部に出力する交換時期出力部と、
を備え、
前記交換時期算出部は、過去に記録された前記消耗度に基づいて、前記閾値に達するまでの期間を推定することを特徴とする。
このような構成により、過去の消耗度の累積傾向から、将来の消耗度の増加傾向を算出
することができる。これにより、消耗品を適時に交換することができる
図2は、溶接ロボット3先端部に取り付けられた、溶接トーチ3aの先端部における給電チップ27の断面図を示す。給電チップ27内には、溶接ワイヤ28が挿通しており、給電点29にて、溶接ワイヤ28と給電チップ27は接触している。
ワイヤ送給装置5から送給される溶接ワイヤ28は、溶接トーチ3aおよび給電チップ27内を挿通している。溶接機4は溶接トーチ3aおよびワーク8の間に高電圧を印加しており、給電チップ27を挿通する溶接ワイヤ28と、ワーク8の間にアークを発生させる。そのアークによる熱によって、ワーク8と送給された溶接ワイヤ28が溶融することにより溶接が行われる。
また、ワイヤ送給装置5には、ワイヤの送給量を監視するワイヤ監視ユニット5aを有する。ワイヤ監視ユニット5aはエンコーダを有し、送給されたワイヤの速度や送給量を計測することが可能となっている。
消耗度関連情報には、どの消耗因子を計測するかの情報と、消耗因子ごとの係数と、後述する交換時期の推定に用いる回帰分析手法の種別と、消耗度の閾値が含まれている。消耗度関連情報は、教示情報とは別に持っていてもよいし、教示情報に含まれていてもよい。教示情報および消耗度関連情報は教示情報記憶部内に保有する、またはロボット制御装置1内で共通に使用する、半導体メモリや磁気ディスク等で実現される。
給電チップ27は、一般的に導電率の高い銅等の金属製の材質が使用され、給電時の発熱により、熱変質、または熱変形が発生する。熱変質が発生すると、給電チップ27の導電率が発生し、給電点29の抵抗値が大きくなる恐れがあり、結果として発熱量は増加する。熱変形が発生すると、給電点29が変動するため、給電点29とワーク8までのワイヤ突出し長さが変化する。ワイヤ突出し長さが変化すると、アーク発生時の電圧が増加または現象することになり、均一な給電が阻害され、溶接品質の低下要因となる。
このように、給電チップ27における発熱は給電チップ27の変質や変形等の消耗を引き起こし、その発熱に寄与する大きな要因が溶接電流及び溶接電圧である。
また、溶接期間中のワイヤ送給以外でも、ワイヤの送給は行われる。例えば、溶接終了時に、ワイヤカッター等で溶接ワイヤ28の先端部を切断することで、溶接ワイヤ28の先端部の形状を均一に保ち、アーク発生の安定性を高めるような処理を行うことがある。この場合、溶接終了時にもある程度の長さを送給し、その後溶接ワイヤ28を切断する。このように、非溶接中以外のワイヤ送給においても、摩擦による給電チップ27の消耗が発生するため、非溶接中においてもワイヤの送給は給電チップ27の消耗の要因となる。
溶接不良回数においても、給電チップ27の消耗要因となる。例えばアーク切れの溶接不良に関しては、アーク切れが発生するたびに前記の溶接開始時の制御が行われ、結果として導通する溶接電流が大きくなり、発熱が大きくなる。また、溶接ワイヤ28溶着の不良に関しては、溶着を解除するために、一時的に溶接電圧を大きく引き上げる処理が一般的に行われている。そのため、より発熱も大きくなるため、給電チップ27の消耗も大きなものとなる。
このように、様々な要因により、給電チップ27の消耗は進行し、その要因ごとに消耗の進行度合いも異なる。
なお、消耗因子計測部21は教示情報記憶部11に記憶されている消耗度関連情報から、どの消耗因子を計測するかの情報を取得し、指定された消耗因子のみの計測を行ってもよい。また、実行部12、または入出力端末6から図示されない経路で通知される情報に基づいて計測を行ってよい。例えば、電流、電圧等の溶接中に取得する消耗因子においては、実行部12から溶接開始の通知を受け取ってから計測を開始してもよいし、常に取得してもよい。また、一時的に給電チップ27を取り外す等、給電チップ27の消耗に起因しない動作を行う場合は、入出力端末6に計測停止の入力を行い、入出力端末6から計測停止の通知を受け取ることで、計測を停止してもよい。
また、消耗因子計測部21が内部のバッファに計測値を保存した際に、消耗度算出部22に、計測完了の通知を行ってもよい。また、計測値はリングバッファ等の複数記憶できる領域に計測期間ごとに記憶していってもよく、あらかじめ指定した数の計測値が溜まってから通知してもよい。
また、この計測期間は、予め定めた一定時間でも良いし、例えば実行部12から通知される溶接開始、終了の期間でも良い。また、消耗因子ごとに別に計測期間を定めてもよい。
消耗度は、消耗度算出部22内のバッファに保持され、すでに保持されている消耗度があった場合、直近の消耗度に新たに算出した消耗度を加算し、現在の日時または計測値に付与されている日時情報を付与し、消耗度として保持する。消耗度算出部22内のバッファは、RAM、フラッシュメモリ、磁気ディスク等の記憶媒体にて実現される。
また、消耗度の算出を完了した際には、交換時期算出部24に消耗度算出完了の通知を行ってもよい。また、入出力端末6から通知される任意のタイミングで、バッファ内の消耗度をクリアしてもよい。例えば、給電チップ27の交換を完了した際に、交換完了を入出力端末6に入力した場合、交換時期算出部24内の消耗度をクリアするなど行ってもよい。
消耗度を取得すると、取得したN個の消耗度の内、最新の値を取り出し、消耗度の閾値と比較を行う。このとき、消耗度が、消耗度の閾値以上の場合、交換時期出力部24に給電チップ交換指令を出力する。
前記比較において、最新の消耗度が、消耗度の閾値よりも小さい場合、取得したN個の消耗度を用いて、図4および図5で示すように回帰分析を行い、消耗度の変化推移を、回帰直線または回帰曲線の近似式として算出する。このとき、Nは2以上の整数とする。その後、図4および図5における、消耗度閾値、近似直線または近似曲線との交点を、消耗度が前記閾値に達する日時を推定し、その消耗度情報を交換時期出力部24に出力してもよい。なお、ここで出力する消耗度情報は、消耗度が閾値に達する日時または、算出に用いた最新のN個の消耗度または、回帰直線および回帰曲線の近似式のいずれかを含んでいてもよい。
また、このとき、回帰分析の手法は、直線回帰と曲線回帰のいずれか一方ではなく、両方であってもよい。交換時期出力部24に出力する、消耗度が閾値に達する日時も、近似直線で算出した日時と近似曲線で算出した日時のいずれか一方ではなく、両方であってもよい。また、この消耗度情報は、前記の給電チップ交換指令に付与してもよい。
また、回帰分析の手法においても、直線回帰と曲線回帰だけではなく、公知である多変量解析手法のいずれかの手法を用いてもよく、どの分析手法を用いるかの情報は、消耗度関連情報から取得してもよい。
交換時期算出部23から消耗度情報を受け取った場合は、消耗度情報から、予測交換日時と、現在日時からの日数および時間とのどちらか、または両方を出力してもよい。また、交換時期出力部24が上記のいずれかの出力を行う際に、現在の消耗度と、上記の回帰分析において、どの手法を使用したかを出力してもよく、図4および図5に示すように、変化推移のグラフ情報を出力してもよく、算出した近似式を出力してもよい。また、消耗度が0から現在の値になるまでにかかった時間を示してもよい。
交換時期出力部24が出力する各情報は、入出力端末6のディスプレイや、LCDや7SegLEDに表示してもよく、音声等で交換時期を出力してもよい。また、給電チップ27の自動交換機を有している場合において、給電チップ交換指令を受け取った場合は、即座に自動交換機に、給電チップ交換信号を出力してもよい。消耗度情報に予測交換日時が含まれていた場合、その日時を交換時期出力24内のバッファに保持し、現在日時が予測交換日時を超えた、またはあらかじめ定められた一定期間より近くなった時点で、入出力端末6のディスプレイに交換を促す表示を行ってもよいし、自動交換機に給電チップ交換信号を出力してもよい。なお、交換時期出力24内のバッファは、フラッシュメモリや磁気ディスク等の不揮発性の記憶媒体であることが望ましいが、そうでなくてもよい。
また、この時動作を終了し、次の計測開始の指令が来るまで計測を行わなくてもよい。
(ステップS7)消耗度算出部22は起動すると、消耗因子計測部21の計測完了まで待機する。計測完了と判定する条件は、消耗因子計測部21から計測完了の通知を受けることでもよい。
(ステップS13)消耗度算出部22から消耗度の保存が完了するまで待機する。消耗度の保存が完了したと判断する条件は、保存完了通知を受け取ることでもよい。
また、交換時期を推定できるため、保守部品として備蓄している給電チップ27の補充も計画的に行うことができ、不必要に大量に買ったり、足りなくなったりすることも防止できる。
1 ロボット制御装置
2 消耗品監視装置
3 溶接ロボット
3a 溶接トーチ
4 溶接機
5 送給装置
5a 送給速度計測ユニット
6 入手力端末
7 パワーケーブル
11 教示情報記憶部
12 実行部
13 サーボ制御部
14 溶接制御部
21 消耗因子計測部
22 消耗度算出部
23 交換時期算出部
24 交換時期出力部
Claims (1)
- アーク溶接装置の消耗品の交換時期を監視する消耗品監視装置において、
前記消耗品の消耗因子の値を計測する消耗因子計測部と、
前記消耗因子の計測値に基づいて前記消耗品の消耗度を算出する消耗度算出部と、
前記消耗度の累積値が予め定めた閾値に達するまでの期間を推定し、前記消耗品の交換時期を算出する交換時期算出部と、
算出した交換時期を外部に出力する交換時期出力部と、
を備え、
前記交換時期算出部は、過去に記録された前記消耗度に基づいて、前記閾値に達するまでの期間を推定することを特徴とする消耗品監視装置。
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