特許 7186129 溶接動作の抽出装置及び溶接動作の抽出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-30

(45)【発行日】2022-12-08

(54)【発明の名称】溶接動作の抽出装置及び溶接動作の抽出方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/24 20060101AFI20221201BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

B23K11/24 335

B23K9/095

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019089170

(22)【出願日】2019-05-09

(65)【公開番号】P2020182972

(43)【公開日】2020-11-12

【審査請求日】2022-02-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】広瀬 悟

(72)【発明者】

【氏名】高木 徹

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０４５９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２５８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８７０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３３９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４３０３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １１／２４

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接装置がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間において、前記溶接装置に取り付けられたセンサにより測定された前記溶接装置の振動データを取得するデータ取得部と、
前記振動データの中から、前記溶接装置が前記ワークの溶接に係わる各動作を実行した期間である動作期間において測定された前記振動データを抽出する動作期間抽出部と、
前記動作期間において測定された前記振動データのうち、所定の周波数特性を有する前記振動データを、前記溶接装置が前記ワークを溶接する動作を行った期間である溶接動作期間において測定された前記振動データとして特定する溶接動作期間特定部と、
を有する、溶接動作の抽出装置。

【請求項2】

前記ワークの溶接に係わる各動作には、前記ワークを加圧する加圧動作、前記溶接動作、前記ワークを解放する解放動作が含まれる、請求項１に記載の溶接動作の抽出装置。

【請求項3】

前記所定の周波数特性とは、前記振動データの周波数スペクトルが、前記溶接に使用する交流電流の周波数、前記交流電流の周波数に２以上の正数を乗算した周波数、或いは、前記周波数のサイドバンドの少なくともいずれか１つに極大値を有することである、請求項１又は２に記載の溶接動作の抽出装置。

【請求項4】

前記データ取得部は、前記溶接装置に発生する振動又は加速度をセンシングする前記センサによって測定された前記溶接装置の振動データを取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の溶接動作の抽出装置。

【請求項5】

前記センサは、前記溶接装置に取り付けられた加速度センサ、速度センサ、及び角速度センサの少なくとも何れか１つである、請求項４に記載の溶接動作の抽出装置。

【請求項6】

前記溶接動作期間特定部は、時間軸上において前記溶接動作期間を基準として前又は後に位置する前記動作期間において取得された前記振動データを、前記溶接動作とは異なる特定の動作が行われた期間である特定動作期間において取得された前記振動データとして特定する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の溶接動作の抽出装置。

【請求項7】

前記溶接動作とは異なる特定の動作は、前記ワークを加圧する加圧動作又は前記ワークを解放する解放動作である、請求項６に記載の溶接動作の抽出装置。

【請求項8】

溶接装置がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間において、前記溶接装置に取り付けられたセンサにより測定された前記溶接装置の振動データを取得し、
前記振動データの中から、前記溶接装置が前記ワークの溶接に係わる各動作を実行した期間である動作期間において測定された前記振動データを抽出し、
前記動作期間において測定された前記振動データのうち、所定の周波数特性を有する前記振動データを、前記溶接装置が前記ワークを溶接する動作を行った期間である溶接動作期間において測定された前記振動データとして特定する、
溶接動作の抽出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接動作の抽出装置及び溶接動作の抽出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特開２００１－７１１４０号公報には、人間の溶接士が行なう手溶接施工を監視して、手溶接を支援する装置が開示されている。この装置は、溶接対象を含む溶接状態を監視する計測装置および溶接中の溶接士の挙動を計測する装置を有するデータ計測手段と、データ計測手段により得られる溶接状態を規定する信号から進行中の溶接条件に関する特徴を抽出する特徴量抽出手段と、特徴量抽出手段の出力から溶接状態の良否を判定する溶接状態判定手段とを備える。そして、良否の判定結果に関する情報を溶接施工中の溶接士に認知可能に提示する。その結果として、溶接士の技量や熟練度に依らずに溶接品質を安定に保ち、作業効率を高めることができる旨が、記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－７１１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、溶接装置に取り付けられたセンサにより取得された振動データを周波数解析することにより、溶接に係わる様々な動作の種類を特定することができる。しかし、振動データの周波数解析は多くのデータ処理量を必要とするため、情報処理装置の負担が大きくなり、処理時間が長くなる場合がある。

【0005】

本発明は、上記のような事情を鑑み、ワークの溶接に係わる一連の動作の中から、効率よくワークを溶接する溶接動作を特定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するため、本発明の一態様に係る溶接動作の抽出装置は、溶接装置がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間において、溶接装置の振動データを取得するデータ取得部と、振動データの中から、ワークの溶接に係わる各動作を実行した動作期間において測定された振動データを抽出する動作期間抽出部と、動作期間において測定された振動データのうち、所定の周波数特性を有する振動データを、ワークを溶接する動作を行った溶接動作期間において測定された振動データとして特定する溶接動作期間特定部と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ワークの溶接に係わる一連の動作の中から、効率よくワークを溶接する溶接動作を特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る溶接動作の抽出装置、その抽出対象となる溶接装置、及び溶接装置に取り付けられた加速度センサユニットの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係わる溶接動作の抽出方法として、図１の溶接動作の抽出装置の動作の一例を説明する。

【図3】図３は、第２実施形態に係る溶接動作の抽出装置、その抽出対象となる溶接装置、及び溶接装置に取り付けられた加速度センサユニットの構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係わる溶接動作の抽出方法として、図３の溶接動作の抽出装置の動作の一例を説明する。

【図5】図５は、第３実施形態に係る溶接動作の抽出装置、その抽出対象となる溶接装置、及び溶接装置に取り付けられた加速度センサユニットの構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係わる溶接動作の抽出方法として、図５の溶接動作の抽出装置の動作の一例を説明する。

【図7】図７は、溶接ガン部３３の固定アーム及び可動アームの各々の先端に取り付けられた一対の電極の構成を示す模式図である。

【図8】図８は、溶接装置１５がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間における、溶接ガン部３３がワークを加圧する圧力（Ｆ）、及びワークに流れる交流電流（Ｊ）の時間変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。説明において、同一のものには同一符号を付して重複説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
（溶接装置）
実施形態に係わる溶接動作の抽出装置を説明する前に、溶接装置及び溶接装置が行うワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作について説明する。

【0011】

溶接装置は、例えば２枚以上の鉄板等からなるワーク（母体、被溶接材を含む）の接触部分を加熱及び熔解することにより、ワーク同士を接合する装置である。実施形態に係わる溶接装置には、交流の電気的現象を用いてワークを加熱及び熔解させて接合する装置が含まれる。例えば、実施形態の溶接装置には、抵抗スポット溶接、シーム溶接などの抵抗溶接を行う装置が含まれる。つまり、溶接装置は、溶接したい２枚以上のワークに直接、交流電流を流し、材料の抵抗およびワーク同士の接触面の集中抵抗によるジュール熱を発生させ、ワークを熔解させ、熔解と同時に加圧することによってワークを接合する。実施形態では、抵抗溶接の一例として、抵抗スポット溶接を挙げて説明するが、これに限定されず、シーム溶接、等の他の抵抗溶接であっても構わない。更には、抵抗溶接のみならず、交流の電気的現象の他の例として、空気（気体）中の放電現象（アーク放電）を利用する交流アーク溶接にも適用可能である。

【0012】

図１を参照して、溶接装置１５の構成を説明する。溶接装置１５は、作業ロボット３１と、ロボット制御部３２と、溶接ガン部３３と、溶接ガン制御部３４とを備える。

【0013】

作業ロボット３１は、生産を行うための設備又は設備の一部を構成する多軸関節型のロボットである。作業ロボット３１は、作業ロボット３１の動作軸（ロボットアーム）を駆動する駆動機構であるサーボモータと、サーボモータからの駆動力（回転トルク）を高める減速機と、サーボモータ又は減速機の少なくとも一方の動作を制動又は保持する電磁ブレーキと、サーボモータ及び減速機によって駆動されるロボットアームとを備える。

【0014】

作業ロボット３１は、後述のロボット制御部３２からの制御信号に基づいて、ロボットアームの動作の速度、ロボットアームの角度、動作の順序を決定し、動作の内容の切り替えを行う。サーボモータには、回転角位置及び回転速度の検出器であるパルスコーダ（パルスジェネレータ又はエンコーダ）が付帯されている。サーボモータからの駆動力が減速機により高められてロボットアームに作用することによりロボットアームが動作し、電磁ブレーキが駆動機構の動作を制動及び保持する。

【0015】

なお、作業ロボット３１は、ロボットアームが回転運動するタイプのロボットのみならず、ロボットアームが直接運動又は曲線の軌跡を描くような運動を行うロボットであってあっても構わない。

【0016】

ロボット制御部３２は、ワークの溶接に係わる溶接装置１５の様々な動作に応じて、ロボットアームの位置、回転角度、動作速度、回転速度を指示することにより、作業ロボット３１の動作を制御する。この時、ロボット制御部３２は、作業ロボット３１に制御信号を送信して制御を実行しており、この制御信号によって、ワークの溶接に係わる作業ロボット３１の動作（生産作業動作、検査動作を含む）のオン／オフ、動作速度、動作角度、動作順序、動作内容の切り替え、ティーチングなどの制御を行っている。具体的には、ロボット制御部３２は、サーボモータ及び電磁ブレーキの状態を監視し、サーボモータの制御及び電磁ブレーキの制御を実行する。

【0017】

溶接ガン部３３は、作業用の作業部位の一例として、作業ロボット３１のロボットアームの先端に取り付けられ、溶接されるワークに対して、加圧動作、通電動作、冷却動作、解放動作などの各種の動作を直接行う部材である。溶接ガン部３３と作業ロボット３１とが連動して動作することにより、ワークの所望の箇所を溶接することができる。溶接ガン部３３は、例えば、Ｃ型の溶接ガン又はＸ型の溶接ガンのように、対を成す２つの電極で溶接したいワークの両面から挟み込み、所定の圧力までワークを加圧し、２つの電極を介してワークに電流を流すことによりワークを熔解させて接合する、所謂、ダイレクトスポット溶接を行う。

【0018】

溶接ガン部３３は、ガン本体に固定された固定アームと、可動アームと、可動アームを駆動する駆動モータを備えるガン本体と、ガン本体に固定された溶接トランスと、固定アーム及び可動アームの各々の先端に取り付けられた一対の電極とを備える。溶接トランスは、電源から供給される電流を、ワークの形状、大きさ及び素材等に応じて、熔解に必要な大きさまで増大させるための電気部品である。実施形態では、溶接トランスが、溶接ガン部３３と共にアームの先端に取り付けられている例を示すが、取り付けられていなくても構わない。この場合、溶接トランスは、溶接ガン部３３にケーブルで接続される。

【0019】

溶接ガン制御部３４は、ワークの溶接に係わる溶接装置１５の様々動作に応じて、可動アームの動作、及び一対の電極の間での通電動作を指示することにより、溶接ガン部３３の動作を制御する。この時、溶接ガン制御部３４は、溶接ガン部３３に制御信号を送信して制御を実行しており、この制御信号によって、ワークの溶接に係わる溶接ガン部３３の動作の有無、動作の種類、動作順序、動作内容の切り替え、溶接電流の電流値などの制御を行っている。

【0020】

このように、ロボット制御部３２及び溶接ガン制御部３４が互いに連携して作業ロボット３１の動作及び溶接ガン部３３の動作を制御することにより、溶接装置１５の動作を制御することができる。ロボット制御部３２及び溶接ガン制御部３４の各々は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。マイクロコンピュータをロボット制御部３２及び溶接ガン制御部３４として機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、ロボット制御部３２及び溶接ガン制御部３４が備える複数の情報処理部として機能させることができる。ここでは、ソフトウェアによってロボット制御部３２及び溶接ガン制御部３４を実現する例を示すが、もちろん、各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、ロボット制御部３２及び溶接ガン制御部３４を構成することも可能である。専用のハードウェアには、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。また、ロボット制御部３２と溶接ガン制御部３４とを異なる部材として説明したが、勿論、１つの部材として構成してもよい。

【0021】

図７を参照して、溶接ガン部３３の固定アーム及び可動アームの各々の先端に取り付けられた一対の電極の構成を説明する。一対の電極は、例えば、シャンク（Ｓ１，Ｓ２）と、シャンク（Ｓ１，Ｓ２）の先端にそれぞれ取り付けられた溶接チップ（Ｔ１，Ｔ２）とを備える。溶接作業の対象となるワーク（Ｗ１，Ｗ２）を挟み込むように、溶接チップ（Ｔ１，Ｔ２）が配置される。シャンク（Ｓ１，Ｓ２）は、固定アーム及び可動アームの各々の先端に取り付けられる。一般に、シャンク（Ｓ１，Ｓ２）の内部には冷却水が流れる管路が設けられ、冷却水が流れることにより、溶接動作中に発生する熱で高温となったシャンク（Ｓ１，Ｓ２）及び溶接チップ（Ｔ１，Ｔ２）を冷却できるよう構成されている。

【0022】

溶接装置１５が行う「溶接動作」とは、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）を加熱及び熔解させて接合する動作である。スポット溶接の場合、「溶接動作」は、一対の電極を介してワークに電流を流す動作（通電動作）に相当する。溶接動作の後には、電極で加圧したワーク（Ｗ１，Ｗ２）の接触部分には、ワークの一部分が熔解してその後凝固した「ナゲット」と呼ばれる溶接部ＭＲが形成される。

【0023】

溶接装置１５は、溶接動作の他に、ワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行する。ワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作には、例えば、ロボットアームの動作、溶接ガン部３３がワークを加圧する動作（加圧動作）、溶接ガン部３３がワークに交流電流を流して溶接する動作（溶接動作）、溶接ガン部３３が溶接後にシャンク（Ｓ１，Ｓ２）及び溶接チップ（Ｔ１，Ｔ２）を冷却する動作、及び、溶接ガン部３３からワーク（Ｗ１，Ｗ２）を解放する動作（解放動作）、が含まれる。

【0024】

図８は、溶接装置１５がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間において、溶接ガン部３３がワークを加圧する圧力（Ｆ）、及びワークに流れる交流電流（Ｊ）の時間変化を示す。

【0025】

図８に示すように、溶接ガン部３３は、加圧動作期間（Ｐ１）において、固定アーム及び可動アームでワークを加圧する圧力（Ｆ）を零から所定値まで増加させる加圧動作を行う。この時、シャンクＳ１は下方に、シャンクＳ２は上方にそれぞれ移動し、その結果、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）に加えられる圧力Ｆが増加していく。

【0026】

そして、圧力Ｆが所定の大きさに達すると、圧力維持期間Ｐ２において圧力Ｆが所定の大きさ以上で維持される。溶接ガン部３３は、圧力維持期間Ｐ２のうち、溶接動作期間（Ｐ２１）において、圧力（Ｆ）を所定値に保した状態で、ワークに交流電流（Ｊ）を流す溶接動作（通電動作）を行う。この時、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）に対して溶接チップ（Ｔ１，Ｔ２）を介して電流Ｊが流れ、ジュール熱によってワーク（Ｗ１，Ｗ２）のうち接触する領域ＭＲが熔解し、凝固する。

【0027】

その後、溶接ガン部３３は、解放動作期間（Ｐ３）において、圧力（Ｆ）を所定値から零まで減少させる解放動作を行う。この時、シャンクＳ１は上方に、シャンクＳ２は下方にそれぞれ移動し、その結果、ワーク（Ｗ１，Ｗ２）に加えられる圧力Ｆが減少していく。

【0028】

更に、作業ロボット３１は、アーム動作期間（Ｐ０）において、圧力（Ｆ）が零の状態で、ロボットアームを動作させて、同じワークの他の溶接部分まで溶接ガン部３３を移動させる。その後、溶接装置１５は、同様な動作を繰り返し実施する。

【0029】

溶接装置１５は、ワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作として、ロボットアーム動作Ｐ０１、加圧動作Ｐ１、溶接動作Ｐ２１、及び解放動作Ｐ３を、それらの間に休止期間（Ｔ０１、ＴＯ２、Ｔ２１、Ｔ２２）を挟みながら、時間的に連続して実行する。休止期間（Ｔ２１、Ｔ２２）において、溶接装置１５は、電気的又は機械的な動作を行わず、休止している。ただし、電気的な動作に、作業ロボット３１又は溶接ガン部３３にそれらを駆動するための電流が流れる動作は含まれるが、制御装置（３２、３４）に作業ロボット３１又は溶接ガン部３３を動作させる為の電流が流れる動作は含まれない。

【0030】

溶接動作期間（Ｐ２１）の後、解放動作期間（Ｐ３）の前において、シャンク（Ｓ１，Ｓ２）及び溶接チップ（Ｔ１，Ｔ２）が冷却される。この時、シャンクＳ１，Ｓ２の管路に冷却水が流れることにより、シャンクＳ１，Ｓ２及び溶接チップＴ１，Ｔ２が冷却される。この休止期間Ｔ２２における冷却動作も、液体の流れに固有な周波数の振動が発生するため、溶接装置１５の機械的な動作に含めることは可能である。

【0031】

上記では、溶接装置４０が抵抗溶接を行う場合を例にして、溶接制御部４７及び溶接部４９の説明をしたが、溶接装置４０はこれに限定されない。例えば、溶接装置４０は、アーク溶接などのシーム溶接を行うものであってもよいし、溶接作業の機構を有するものであればよい。

【0032】

（加速度センサユニット）
実施形態において、溶接装置１５の溶接動作を抽出するために用いられる振動データを取得する加速度センサユニット１４が配置されている。加速度センサユニット１４は、溶接装置１５に取り付けられた加速度センサ３５と、加速度センサ３５を制御する加速度センサ制御部３６とを備える。ここでは、加速度センサユニット１４が溶接装置１５に対して後付けされた部品として説明する。しかし、溶接装置１５は、その一部分として加速度センサユニット１４を備えていても構わない。

【0033】

加速度センサ３５は、溶接装置１５に生じる振動を測定し、時系列データとして振動データを出力する。溶接装置１５に生じる振動とは、加速度センサ３５が取り付けられた溶接装置１５の部位の位置、移動速度、加速度、回転角度、回転角速度、回転角加速度などの物理量の時間変化である。加速度センサ３５を用いることにより、位置、移動速度、加速度の振動を測定することができる。加速度センサ３５の代わりに、ジャイロセンサを用いれば、回転角度、回転角速度、回転角加速度の振動を測定することができる。

【0034】

加速度センサ３５により測定された加速度データの時系列は、加速度センサ３５が取り付けられた溶接装置１５の部位に生じる加速度の時間変化、即ち、加速度の振動を示し、加速度データを時間で積分した値の時系列は、溶接装置の部位の速度の振動を示し、加速度データを時間で２回積分した値の時系列は、溶接装置１５の部位の位置の振動を示す。加速度データ取得部２１は、このような様々な振動の少なくとも１つを示す振動データを取得する。

【0035】

なお、加速度センサ３５が取り付けられる溶接装置１５の部位は、特に限定されない。加速度センサ３５は、接動作時（Ｐ２１）にワークに交流電流が流れることに起因して溶接装置１５に発生する振動を測定することができる溶接装置１５の部位であれば、作業ロボット３１及び溶接ガン部３３の何所に取り付けられていてもよい。例えば、加速度センサ３５は、溶接ガン部３３の溶接トランスを収納する容器、溶接ガン部３３の固定アーム、可動アーム、シャンクＳ１，Ｓ２、溶接チップＴ１，Ｔ２、ガン本体、作業ロボット３１の関節部分、又は、ロボットアーム（駆動軸）に取り付けることができる。

【0036】

加速度センサ制御部３６は、加速度センサ３５が測定した加速度データの時系列に対して所定の演算処理を施し、処理後のデータを振動データとして、溶接動作の抽出装置へ出力する。具体的には、加速度センサ制御部３６は、加速度データの時系列を、時刻をずらしながら繰り返し時間で積分することにより、加速度センサ３５を取り付けた部位の速度の振動データを生成する。或いは、加速度センサ制御部３６は、加速度データを、時刻をずらしながら繰り返し時間で２回積分することにより、加速度センサ３５を取り付けた部位の位置の振動データを生成する。加速度センサ制御部３６は、生成した振動データを、溶接動作の抽出装置へ出力する。

【0037】

また、加速度センサ制御部３６は、加速度センサ３５の動作のオン／オフや、センサ感度の調整、センサから出力された信号の数値化などの処理を行う。加速度センサ制御部３６は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。マイクロコンピュータを加速度センサ制御部３６として機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、加速度センサ制御部３６が備える複数の情報処理部として機能させることができる。ここでは、ソフトウェアによって加速度センサ制御部３６を実現する例を示すが、もちろん、各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、加速度センサ制御部３６を構成することも可能である。専用のハードウェアには、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。

【0038】

１台の溶接装置１５に取り付けられる加速度センサ３１の数（ここでは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の計3軸を１つのセンサとして取り扱う）は、特に問わない。上記した溶接装置１５の複数の部位に、加速度センサ３１或いはその他のセンサをそれぞれ取り付けても構わない。或いは、溶接装置１５の同じ部位に、異なる種類のセンナを取り付けても構わない。複数のセンサから取得される振動データを統合して用いることにより、溶接動作を抽出するは可能である。

【0039】

実施形態では、センサの一例として加速度センサ３５を示すが、例えば作業ロボット２のロボットアーム（駆動軸）や、溶接ガン部３３の可動アーム又は固定アーム等の溶接装置１５の各部の歪レベルを取得する歪みセンサであっても構わない。歪み量の時間変化、即ち歪みの振動データうち、溶接装置１５の溶接動作に固有な周波数特性を有する部分を抽出することは可能である。

【0040】

（溶接動作の抽出装置）
本発明の一実施形態に係る溶接動作の抽出装置は、溶接装置１５が実行するワークの溶接作業の中から、ワークを溶接する動作（溶接動作）を抽出する。換言すれば、溶接動作の抽出装置は、図８に示したうように溶接装置が一連の電気的又は機械的な動作を含むワークの溶接作業を実行した期間（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の中から、溶接動作を行った期間（溶接動作期間Ｐ２１）を抽出する。

【0041】

溶接動作の抽出装置は、図１に示すように、コントローラ１１と出力装置１３とを備える。コントローラ１１は、加速度データ取得部２１（データ取得部）と、データ前処理部２２と、動作期間抽出部２３と、周波数演算部２４と、溶接動作特定部２５（溶接動作期間特定部）とを備える。

【0042】

加速度データ取得部２１は、溶接装置１５がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間（Ｐ０～Ｐ３）において、溶接装置１５に取り付けられた加速度センサ３５により測定された溶接装置１５の振動データを取得する。加速度データ取得部２１により取得された振動データを、「平滑化前の振動データ」と呼ぶ。

【0043】

具体的には、コントローラ１１と加速度センサユニット１４とは、無線又は有線による通信回線（広域通信回線、構内通信回線を含む）を介して接続されている。加速度データ取得部２１は、通信回線を通じて、加速度センサ制御部３６から出力された平滑化前の振動データを受信する。加速度データ取得部２１は、受信した振動データの一部に欠損があるか否か、及び異常値が混入しているか否かを検査し、欠損又は異常値の混入がある場合には、振動データの欠損値又は異常値の補正及び補完を行うことができる。

【0044】

データ前処理部２２は、加速度データ取得部２１により取得された平滑化前の振動データを平滑化するための演算処理を施す。具体的には、データ前処理部２２は、平滑化前の振動データの移動平均値又は移動分散値を演算する。なお、「移動分散値」とは、時系列データである振動データのバラツキを示す「分散」を、時刻をずらしながら求めた値（時系列データ）である。

【0045】

演算した移動平均値又は移動分散値を示すデータは、記憶装置１２に一時的に記憶される。以後、記憶装置１２に記憶された移動平均値又は移動分散値を示すデータを「平滑化後の振動データ」と呼ぶ。また、平滑化前の振動データ及び平滑化後の振動データを、まとめて「振動データ」呼ぶ。

【0046】

動作期間抽出部２３は、期間（Ｐ０～Ｐ３）を通じて測定された振動データの中から、溶接装置１５がワークの溶接に係わる各動作(each of the operations)を実行した期間である動作期間において測定された振動データを抽出する。すなわち、溶接装置１５がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間（Ｐ０～Ｐ３）の中から、溶接装置１５が、ロボットアームの動作、加圧動作、溶接動作、及び解放動作を行った各動作期間（Ｐ０１、Ｐ１、Ｐ２１、Ｐ３）を抽出する。更に換言すれば、動作期間抽出部２３は、ワークの溶接に係わる一連の期間（Ｐ０～Ｐ３）を、溶接装置１５がなんらかの電気的又は機械的な動作を行った動作期間（Ｐ０１、Ｐ１、Ｐ２１、Ｐ３）、及び、動作期間同士の間で溶接装置が一時的に休止しているために何ら電気的又は機械的に動作していない非動作期間（Ｔ０１、Ｔ０２、Ｔ２１、Ｔ２２）のいずれかに分割する。

【0047】

具体的に、動作期間抽出部２３は、移動窓を用いて振動データの基本統計量を算出する。例えば、動作期間抽出部２３は、長さがＴ秒の移動窓で振動データを切り出し、切り出された振動データの平均値、分散値、標準偏差、最大値、又は最小値などの基本統計量を算出する。動作期間抽出部２３は、移動窓を△ｔ秒ずつ時刻をずらしながら、前記した基本統計量を繰り返し算出することにより、基本統計量の時系列データを算出する。一例として、動作期間抽出部２３は、振動データから移動分散値の時系列データを算出する。

【0048】

動作期間抽出部２３は、移動分散値が所定の閾値よりも大きい場合、加速度の変化が基準よりも大きいため、溶接装置１５が何らかの電気的又は機械的な動作を行っていると判断する。つまり、動作期間抽出部２３は、移動分散値が所定の閾値よりも大きい期間を、溶接装置１５がワークの溶接に係わる各動作を実行した動作期間（Ｐ０１、Ｐ１、Ｐ２１、Ｐ３）として抽出する。

【0049】

動作期間抽出部２３は、移動分散値が所定の閾値以下である場合、加速度の変化が基準よりも小さいため、溶接装置１５は何ら電気的又は機械的な動作を行っていないと判断する。つまり、動作期間抽出部２３は、移動分散値が所定の閾値以下である期間を、動作期間同士の間で溶接装置１５が一時的に休止しているため何も動作していない非動作期間と判定する。このような方法を用いることにより、期間（Ｐ０～Ｐ３）を通じて測定された振動データから動作期間を抽出するときの時間精度が高く、極めて時間ズレがない状態で動作期間を抽出することができる。なお、時間ズレ量は、移動窓の長さ（Ｔ秒）及び移動窓の移動量（△ｔ秒）によって変化する。

【0050】

このように、基本統計量の時系列データの算出、及び基本統計量の時系列データに基づく閾値判断という、周波数変換処理に比べて演算負荷の少ない簡易な情報処理により、ワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間（Ｐ０～Ｐ３）の中から、動作期間を抽出することができる。動作期間を示すデータは、動作を開始した時刻（動作開始時刻）を示すデータと動作を終了した時刻（動作終了時刻）を示すデータとの組合せからなる。

【0051】

なお、動作期間抽出部２３は、動作期間又は非動作期間のいずれか一方に分類するが、分類された動作期間の各々について、溶接装置１５が行う様々な動作の種類は特定しない。

【0052】

周波数演算部２４は、動作期間抽出部２３により抽出された、動作期間において測定された振動データのうち、所定の周波数特性を有する振動データを、溶接装置１５がワークを溶接する動作を行った期間である溶接動作期間において測定された振動データとして特定する。具体的には、周波数演算部２４は、動作期間において測定された振動データの周波数特性を演算し、振動データの周波数特性が、所定の周波数特性を有するか否かを判断する。周波数演算部２４は、動作期間抽出部２３により抽出された動作期間の各々について、所定の周波数特性を有するか否かを判断する。

【0053】

例えば、周波数演算部２４は、振動データを周波数スペクトルへ変換する。周波数スペクトルは、振動データの周波数特性の一例である。周波数演算部２４は、は、フーリエ変換、ウェーブレット変換などの周波数変換アルゴリズムを用いて、振動データを、周波数域のパワースペクトル（以後、「周波数スペクトル」と呼ぶ）へ変換する。例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて周波数スペクトルを演算する。周波数演算部２４は、動作期間抽出部２３により抽出された動作期間毎に、周波数スペクトルへ変換するＦＦＴ処理を実行する。

【0054】

周波数演算部２４は、周波数スペクトルの微分値を算出し、微分値が正から負へ変化する周波数スペクトルの極大値（ピーク値）を特定し、周波数スペクトルが極大値となるピーク周波数を特定する。周波数スペクトルの縦軸の値（周波数パワー）が大きい順序でピーク周波数を読み出し、周波数パワーが大きい上位のピーク周波数のリストを作成する。

【0055】

溶接動作特定部２５（溶接動作期間特定部）は、ピーク周波数のリストの中に、抽出対象とする溶接装置１５の特定の動作、すなわち溶接動作で発生する特徴的な周波数があるか否かを判断する。「溶接動作で発生する特徴的な周波数」には、溶接動作（溶接通電中）時にワークを加熱及び熔解させるために使用する交流電流（溶接電流）の周波数Ｗｆ（Ｈｚ）、当該周波数に２以上の正数を乗算した周波数（２Ｗｆ、３Ｗｆ、４Ｗｆ・・・）、これらの周波数（Ｗｆ、２Ｗｆ、３Ｗｆ、４Ｗｆ・・・）のサイドバンドが含まれる。

【0056】

例えば、溶接動作特定部２５は、周波数演算部２４により作成されたピーク周波数のリストの中に、周波数（Ｗｆ、２Ｗｆ、３Ｗｆ、４Ｗｆ・・・）及びこれらのサイドバンドの中の少なくとも１つの周波数と一致する周波数が含まれているか否かを判断する。判断結果が肯定的である場合、溶接動作特定部２５は、ピーク周波数のリストの中に、溶接動作で発生する特徴的な周波数が有ると判断する。そして、当該動作期間に対して、「溶接フラグ」を付与する。一方、溶接動作特定部２５は、ピーク周波数のリストの中に、溶接動作で発生する特徴的な周波数が無い場合、当該動作期間に対して、「非溶接フラグ」を付与する。

【0057】

なお、その波形の乱れ又は正弦波からのずれに起因して、溶接動作期間（Ｐ２１）において、溶接動作で発生する特徴的な周波数及びその整数倍の周波数（Ｗｆ、２Ｗｆ、３Ｗｆ、４Ｗｆ・・・）のサイドバンドが発生する場合がある。よって、これらのサイドバンドも、溶接動作で発生する特徴的な周波数の一部として含ませることができる。

【0058】

このようにして、溶接動作特定部２５は、振動データの周波数特性を用いて、溶接動作期間（Ｐ２１）を特定することができる。換言すれば、溶接動作特定部２５は、動作期間抽出部２３により抽出された各動作期間について、その動作期間において測定された振動データが、溶接動作に特有な所定の周波数特性を有するか否かを判断することができる。よって、溶接動作特定部２５は、動作期間において測定された振動データのうち、所定の周波数特性を有する振動データを、溶接動作期間（Ｐ２１）において測定された振動データとして特定することができる。

【0059】

なお、溶接動作特定部２５は、溶接動作で発生する特徴的な周波数のみならず、ロボットアームの動作など、その他の溶接装置１５の各種動作で発生する特徴的な周波数と一致する周波数が、ピーク周波数のリストの中に含まれているか否かを判断しても構わない。これにより、ロボットアームの動作期間（Ｐ０１）をも特定することができる。

【0060】

出力装置１３は、作業者や作業監督者、保全員などの関係者が保持するスマートフォン、タブレット端末、ラップトップパソコンなどのモバイル端末であり、ディスプレイ又はスピーカ等の画像又は音声の出力手段、及び携帯電話通信網又は近距離無線通信によりコントローラ１１と通信を行う通信手段とを備える。出力装置１３は、溶接動作特定部２５によって特定された溶接動作期間Ｐ２１を、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データを示すグラフに対して重ねて表示する。これにより、作業者や作業監督者、保全員などの溶接装置１５の関係者は、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データにおける溶接動作期間Ｐ２１を容易に認識することができる。さらに、記憶装置１２には、溶接動作期間Ｐ２１を示すデータが記憶される。

【0061】

なお、コントローラ１１は、メール送信機能を有している場合、溶接装置１５の関係者が保持するモバイル端末に、電子メールやＳＮＳ（ソーシャルネットワーキングサービス）、ＳＭＳ（ショートメールサービス）などの通信手段を用いて通知メールを送信してもよい。これにより、溶接装置１５の周辺に居ない関係者と、動作期間の抽出結果を共有することとができる。

【0062】

溶接動作期間を示すデータと共に、振動データの取得日時、取得条件、溶接条件、溶接フラグなどのデータ一式を、出力装置１３に出力し、或いは、記憶装置１２に記憶してもよい。

【0063】

（溶接動作の抽出方法）
図２を参照して、第１実施形態に係わる溶接動作の抽出方法として、図１の溶接動作の抽出装置の動作の一例を説明する。ステップＳ０１において、加速度データ取得部２１は、溶接装置１５がワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間（Ｐ０～Ｐ３）において、溶接装置１５に取り付けられた加速度センサ３５により測定された溶接装置１５の振動データを取得する。溶接装置１５の振動データは、期間（Ｐ０～Ｐ３）を通じて加速度センサ３５により測定されたデータである。加速度データ取得部２１は、受信した振動データの一部に欠損があるか否か、及び異常値が混入しているか否かを検査し、欠損又は異常値の混入がある場合には、振動データの欠損値又は異常値の補正及び補完を行う。

【0064】

ステップＳ０２に進み、動作期間抽出部２３は、移動窓を用いて振動データの移動分散値の時系列データを算出する。動作期間抽出部２３は、振動データの分散値の代わりに、振動データの平均値、標準偏差、最大値、又は最小値などの他の基本統計量を算出してもよい。

【0065】

ステップＳ０３に進み、動作期間抽出部２３は、移動分散値が所定の閾値よりも大きい期間を、溶接装置１５がワークの溶接に係わる各動作を実行した動作期間として抽出する。なお、動作期間抽出部２３は、動作期間を抽出するが、動作期間の各々について、溶接装置１５が行う様々な動作の種類は特定しない。以下のステップＳ０４～Ｓ０７を各動作期間について実行する。

【0066】

ステップＳ０４に進み、周波数演算部２４は、フーリエ変換、ウェーブレット変換などの周波数変換アルゴリズムを用いて、振動データを周波数スペクトルへ変換する。ステップＳ０５に進み、
ステップＳ０５に進み、溶接動作特定部２５は、ステップＳ０３において抽出された各動作期間について、その動作期間において測定された振動データが、溶接動作に特有な所定の周波数特性を有するか否かを判断することができる。

【0067】

具体的には、先ず、周波数演算部２４は、周波数スペクトルの微分値を算出し、微分値が正から負へ変化する周波数スペクトルの極大値（ピーク値）を特定し、周波数パワーが大きい上位のピーク周波数のリストを作成する。そして、溶接動作特定部２５は、ピーク周波数のリストの中に、抽出対象とする溶接装置１５の特定の動作、すなわち溶接動作で発生する特徴的な周波数が有るか否かを判断する。

【0068】

溶接動作特定部２５は、ピーク周波数のリストの中に、溶接動作で発生する特徴的な周波数が有る場合（Ｓ０５でＹＥＳ）、ステップＳ０６に進み、当該動作期間に対して、「溶接フラグ」を付与する。

【0069】

一方、溶接動作特定部２５は、ピーク周波数のリストの中に、溶接動作で発生する特徴的な周波数が無い場合（Ｓ０５でＮＯ）、ステップＳ０７に進み、当該動作期間に対して、「非溶接フラグ」を付与する。

【0070】

ステップＳ０８に進み、出力装置１３は、ステップＳ０６で「溶接フラグ」が付与された溶接動作期間を、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データを示すグラフに対して重ねて表示する。さらに、「非溶接フラグ」が付与された非溶接動作期間を重ねて表示してもよい。

【0071】

ステップＳ０９に進み、溶接装置１５の関係者が保持するモバイル端末から「作業動作期間の抽出を終了するか？」に関して入力があったか否かを確認する。終了の入力が行われない場合（Ｓ０９でＮＯ）、ステップＳ０１に戻り、ステップＳ０１～Ｓ０８を実施する。終了が入力された場合（Ｓ０９でＹＥＳ）、溶接動作の抽出処理は終了する。

【0072】

（作用効果）
コントローラ１１は、溶接装置１５が一連の電気的又は機械的な動作を実行した期間において取得された振動データの中から、加圧動作、溶接動作、解放動作などのいずれかの動作を行った期間（動作期間）の振動データを抽出する。換言すれば、コントローラ１１は、振動データを用いて、一連の動作の期間を、溶接装置１５がなんらかの動作を行った期間（動作期間）、及び、動作期間同士の間で溶接装置が一時的に休止しているため何も動作していない期間（非動作期間）のいずれかに分割する。その後、コントローラ１１は、動作期間における振動データのうち、溶接時に使用する電流の交流周期又はその定数倍の周期、サイドバンドなど、所定の周波数特性を有する振動データを、溶接動作期間において計測された振動データとして特定する。このように、コントローラ１１は、周波数解析という比較的高度な情報処理を行う前に比較的に簡易な処理によって、一連の動作の全期間の中から動作期間を絞り込み、その後に、動作期間に対して、周波数解析という比較的高度な情報処理を行うことで、溶接動作期間と特定する。よって、溶接動作期間を特定する上で、処理負荷を軽減し、処理速度を向上させることができる。これにより、ワークの溶接に係わる一連の動作から、効率よくワークを溶接する溶接動作を特定することができる。

【0073】

また、溶接装置１５に固有なシステム上の情報（例えば、加工手順及び加工条件を示した加工プログラム、溶接時に溶接ガンに流れる電流値、など）を用いることなく、溶接装置１５に取り付けられた加速度センサ３１により測定された振動データだけを用いて溶接動作期間を特定することができる。よって、例えば、溶接装置１５に予め備えられた、或いは、溶接装置１５に内蔵された加速度センサのみならず、溶接装置１５に対して後付けされた加速度センサ３１であっても、これらのセンサにより測定されたデータから溶接動作期間を特定することができる。

【0074】

ワークの溶接に係わる各動作には、ワークを加圧する加圧動作、溶接動作、ワークを解放する解放動作が含まれる。これにより、加圧動作、溶接動作、及び解放動作を実行した動作期間の中から、溶接動作期間をより正確に特定することができる。

【0075】

所定の周波数特性とは、振動データの周波数スペクトルが、溶接に使用する交流電流の周波数、交流電流の周波数に２以上の正数を乗算した周波数、或いは、これらの周波数のサイドバンドの少なくともいずれか１つに極大値を有することである。これにより、動作期間の中から、溶接動作期間をより正確に特定することができる。

【0076】

加速度データ取得部２１は、溶接装置１５に発生する振動又は加速度をセンシングするセンサによって測定された溶接装置１５の振動データを取得する。振動又は加速度をセンシングするセンサを用いることで、安価で簡便な手段で溶接動作期間を特定することができる。

【0077】

センサとして、溶接装置１５に取り付けられた加速度センサ３５を例示したが、加速度センサ３５の代わりに、速度センサ、或いは角速度センサを用いてもよい。これらのセンサを用いることにより、回転運動を含む各種の動特性を高精度に数値化してデータとすることができる。

【0078】

（第２実施形態）
第２実施形態に係わる溶接動作の抽出装置は、溶接動作のみならず、その前後で実施される加圧動作及び解放動作とも抽出する。図３に示すように、第２実施形態に係わる溶接装置１５及び加速度センサユニット３１の構成及び動作は、第１実施形態のそれらと同じであるため、再度の説明は割愛する。溶接動作の抽出装置のうち、記憶装置１２及び出力装置１３の構成及び動作は第１実施形態のそれらと等しいが、コントローラ１１の機能的構成の一部が相違する。

【0079】

コントローラ１１は、加速度データ取得部２１と、データ前処理部２２と、動作期間抽出部２３と、周波数演算部２４と、動作内容特定部２６（溶接動作期間特定部）とを備える。コントローラ１１は、図１の溶接動作特定部２５の代わりに動作内容特定部２６を備える。加速度データ取得部２１、データ前処理部２２、動作期間抽出部２３、及び周波数演算部２４の機能及び動作は、第１実施形態と同じであるため、再度の説明は割愛する。

【0080】

動作内容特定部２６は、動作期間抽出部２３により抽出された各動作期間について、その動作期間において測定された振動データが、溶接動作に特有な所定の周波数特性を有するか否かを判断する。具体的には、動作内容特定部２６は、ピーク周波数のリストの中に、溶接動作で発生する特徴的な周波数が有ると判断した場合、当該動作期間に対して「溶接フラグ」を付与する。動作内容特定部２６は、ピーク周波数のリストの中に、溶接動作で発生する特徴的な周波数が無いと判断した場合、当該動作期間に対して「非溶接フラグ」を付与する。この溶接動作期間Ｐ２１を特定する点に関して、動作内容特定部２６は、第１実施形態の溶接動作特定部２５と同じ機能を有し、同じ動作を行う。

【0081】

動作内容特定部２６は、さらに、時間軸上において溶接動作期間Ｐ２１よりも所定時間だけ前又は後に位置する動作期間において取得された振動データを、溶接動作とは異なる特定の動作が行われた期間である特定動作期間において取得された振動データとして特定する。つまり、動作内容特定部２６は、時間軸上において溶接動作期間Ｐ２１よりも所定時間だけ前又は後に位置する動作期間を、溶接動作とは異なる特定の動作が行われた特定動作期間として特定する。

【0082】

ここで、「溶接動作とは異なる特定の動作」とは、ワークを加圧する加圧動作又はワークを解放する解放動作である。

【0083】

具体的に、動作内容特定部２６は、「溶接フラグ」が付与された動作期間の開始時刻から所定時間（Ｔｗｆ秒）前までの間に、「非溶接フラグ」が付与された動作期間があるか否かを判断する。「非溶接フラグ」が付与された動作期間がある場合、動作内容特定部２６は、図８に示したように、その動作期間は、加圧動作が行われた期間（加圧動作期間Ｐ１）であると判断する。そして、動作内容特定部２６は、その動作期間に付するフラグを「非溶接フラグ」から「加圧フラグ」へ変更する。

【0084】

さらに、動作内容特定部２６は、「溶接フラグ」が付与された動作期間の終了時刻から所定時間（Ｔｗｂ秒）後までの間に、「非溶接フラグ」が付与された動作期間があるか否かを判断する。「非溶接フラグ」が付与された動作期間がある場合、動作内容特定部２６は、図８に示したように、その動作期間は、解放動作が行われた期間（解放動作期間Ｐ３）であると判断する。そして、動作内容特定部２６は、その動作期間に付するフラグを「非溶接フラグ」から「解放フラグ」へ変更する。

【0085】

このようにして、動作内容特定部２６は、時間軸上において溶接動作期間Ｐ２１よりも所定時間だけ前又は後に位置する動作期間を、溶接動作とは異なる特定の動作（加圧動作及び解放動作）が行われた特定動作期間として特定することができる。なお、所定時間（Ｔｗｆ秒及びＴｗｂ秒）は、溶接装置１５の動作制御プログラムから予め定めることができる。第２実施形態に係わる動作内容特定部２６は、加圧動作及び解放動作の少なくとも一方を特定すればよい。

【0086】

出力装置１３は、溶接動作特定部２５によって特定された溶接動作期間Ｐ２１、加圧動作期間Ｐ１、及び解放動作期間Ｐ３を、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データを示すグラフに対して重ねて表示する。これにより、作業者や作業監督者、保全員などの溶接装置１５の関係者は、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データにおける溶接動作期間Ｐ２１、加圧動作期間Ｐ１、及び解放動作期間Ｐ３を容易に認識することができる。さらに、記憶装置１２には、溶接動作期間Ｐ２１、加圧動作期間Ｐ１、及び解放動作期間Ｐ３を示すデータが記憶される。

【0087】

図４を参照して、第２実施形態に係わる溶接動作の抽出方法として、図３の溶接動作の抽出装置の動作の一例を説明する。図４のステップＳ０１～Ｓ０９の動作は、図２と同じであるため、再度の説明を割愛する。図４のフローチャートでは、ステップＳ０７とステップＳ０８の間で、ステップＳ１１～Ｓ１４を実行する点で、図２のフローチャートと相違する。

【0088】

ステップＳ１１において、動作内容特定部２６は、「溶接フラグ」が付与された動作期間から所定時間（Ｔｗｆ秒）前までの間に、動作期間があるか否かを判断する。動作期間があると判断した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２へ進み、動作内容特定部２６は、その動作期間に「加圧フラグ」付与してステップＳ１３へ進む。一方、動作期間がないと判断した場合（Ｓ１１でＮＯ）、ステップＳ１３へ進む。

【0089】

ステップＳ１３において、動作内容特定部２６は、「溶接フラグ」が付与された動作期間から所定時間（Ｔｗｂ秒）後までの間に、動作期間があるか否かを判断する。動作期間があると判断した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進み、動作内容特定部２６は、その動作期間に「解放フラグ」付与してステップＳ０８へ進む。一方、動作期間がないと判断した場合（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ０８へ進む。

【0090】

なお、図４のステップＳ０８において、出力装置１３は、ステップＳ０６で「溶接フラグ」が付与された溶接動作期間、ステップＳ１２で「加圧フラグ」が付与された加圧動作期間、及びステップＳ１４で「解放フラグ」が付与された解放動作期間を、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データを示すグラフに対して重ねて表示する。

【0091】

以上説明したように、第２実施形態によれば、動作内容特定部２６は、時間軸上において溶接動作期間Ｐ２１よりも所定時間だけ前又は後に位置する動作期間において取得された振動データを、溶接動作とは異なる特定の動作が行われた期間である特定動作期間（Ｐ１、Ｐ３）において取得された振動データとして特定する。このように、溶接動作期間を特定することにより、その前後の異なる動作期間をも合わせて特定することができる。

【0092】

溶接動作とは異なる特定の動作は、ワークを加圧する加圧動作又はワークを解放する解放動作である。このように、溶接動作期間を特定することにより、その前後の加圧動作又は解放動作をも合わせて特定することができる。なお、特定された溶接動作期間を基準として、所定時間前又は後に位置する動作期間を特定することにより、ワークを加圧する加圧動作又はワークを解放する解放動作を特定する例を示したが、これに限られない。例えば、特定された溶接動作期間を基準として、溶接動作期間の前又は後の振動データにおいて、所定の周波数を有する期間をワークを加圧する加圧動作又はワークを解放する解放動作として特定することも可能である。

【0093】

（第３実施形態）
第３実施形態に係わる溶接動作の抽出装置は、動作期間抽出部２３により抽出された動作期間において測定された振動データの特徴量を演算して出力する。図５に示すように、第３実施形態に係わる溶接装置１５及び加速度センサユニット１４の構成及び動作は、第１実施形態のそれらと同じであるため、再度の説明は割愛する。溶接動作の抽出装置のうち、記憶装置１２及び出力装置１３の構成及び動作は第１実施形態のそれらと等しいが、コントローラ１１の機能的構成の一部が相違する。

【0094】

コントローラ１１は、加速度データ取得部２１と、データ前処理部２２と、動作期間抽出部２３と、周波数演算部２４と、溶接動作特定部２５（溶接動作期間特定部）と、特徴量演算・抽出部２７とを備える。コントローラ１１は、第１実施形態と比べて、特徴量演算・抽出部２７を更に備える点が相違する。加速度データ取得部２１、データ前処理部２２、動作期間抽出部２３、及び周波数演算部２４の機能及び動作は、第１実施形態と同じであるため、再度の説明は割愛する。

【0095】

特徴量演算・抽出部２７は、溶接動作特定部２５で溶接フラグ又は非溶接フラグが付与された各動作期間において取得された振動データの平均値、分散値、標準偏差、最大値、最小値、ピーク・ツー・ピーク（peak to peak）、歪度、尖度などの基本統計量を算出し、この基本統計量を時系列データ化した特徴量として抽出する。

【0096】

例えば、特徴量演算・抽出部２７は、（１）式及び（２）式を用いて、平均値（μ）及び分散値（ｖ）を抽出することができる。なお、Ｘｉは、特定の動作期間におけるＮ個の加速度のデータのうちのｉ番目（ｉは１～Ｎの正数）の加速度のデータを示す。

【0097】

【数1】

【0098】

【数2】

【0099】

特徴量演算・抽出部２７は、これらの特徴量を動作期間毎に計算して、これらをデータセットとして記憶装置１２に記憶させる。動作期間毎に計算された特徴量が、溶接装置１５が行ったワークの溶接に係わる一連の電気的又は機械的な動作の特徴量となる。例えば、車両の生産ラインに導入された溶接装置１５においては、動作期間毎に計算された特徴量が、１台の車両に対する溶接作業のデータセットとなる。記憶装置１２には、１台の車両に対する溶接作業のデータセットが、車両台数分、作業時間のタイムスタンプが付与された時系列データとして格納される。

【0100】

出力装置１３は、特徴量演算・抽出部２７及び溶接動作特定部２５で処理された結果を、振動データ、及びその他の溶接装置１５に係わる時系列データを示すグラフと共にグラフや数値などによって表示する。これにより、作業者や作業監督者、保全員などの溶接装置１５の関係者は、振動データ、及びその他の溶接装置に係わる時系列データと共に、１台の車両に対する溶接作業に係わる特徴量を容易に認識することができる。

【0101】

作業期間毎に計算された特徴量のデータと共に、振動データの取得日時、取得条件、溶接条件、溶接フラグなどのデータ一式を、出力装置１３に出力し、或いは、記憶装置１２に記憶してもよい。

【0102】

図６を参照して、第３実施形態に係わる溶接動作の抽出方法として、図５の溶接動作の抽出装置の動作の一例を説明する。図６のステップＳ０１～Ｓ０７及びステップＳ０９の動作は、図１と同じであるため、再度の説明を割愛する。図６のフローチャートでは、図２のステップＳ０８の代わりにステップＳ２１、Ｓ２２を実行する点で、図２のフローチャートと相違する。

【0103】

ステップＳ２１において、特徴量演算・抽出部２７は、ステップＳ０６又はＳ０７で溶接フラグ又は非溶接フラグが付与された各動作期間において取得された振動データの基本統計量を算出し、この基本統計量を時系列データ化した特徴量として抽出する。

【0104】

ステップＳ２２に進み、出力装置１３は、ステップＳ０６、Ｓ０７及びステップＳ２１で処理された結果を、振動データ、及びその他の溶接装置１５に係わる時系列データと共にグラフや数値などによって表示する。

【0105】

第３実施形態では、第１実施形態をベースにして説明した。つまり、溶接動作のみを特定し、その前後での加圧動作及び解放動作は特定しない例を説明した。本発明はこれに限定されず、第２実施形態をベースにして、溶接動作、加圧動作、及び解放動作の各動作期間を特定し、各動作期間における特徴量を算出し出力してもよい。

【0106】

工場内の作業ロボット３１に取り付けられたスポット溶接の場合を例にして説明したが、その他の溶接にも適用可能である。例えば、作業ロボット３１に取り付けられていないスポット溶接機、又はアーク溶接などの抵抗溶接以外の溶接機など、交流の電気的現象を用いた溶接機に対して幅広く適用可能である。

【0107】

なお、上述の実施形態は、本発明を実施する形態の例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、これ以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【0108】

本実施形態で抽出された溶接動作期間に計測された振動データは、例えば、溶接動作の異常判定に利用することができる。具体的には、振動データと異常判定結果又は正常判定結果とを組み合わせた教師データを用いて、異常判定アルゴリズムを学習することができる。なお、溶接動作の異常判定において、溶接装置１５から得られるデータ、例えば通電時の電流値等のデータよりも振動データが有利な場合がある。例えば、溶接電流が、ワークＷ１、Ｓ２の溶接部分を介せず、他の部分を流れてしまい、溶接不良が発生した場合、通電時の電流値に変化は生じないため当該異常を判定できないが、振動データには変化が生じるため、当該異常を判定することができる。

【符号の説明】

【0109】

１５ 溶接装置
２１ 加速度データ取得部（データ取得部）
２３ 動作期間抽出部
２５ 溶接動作特定部（溶接動作期間特定部）
３５ 加速度センサ（センサ）
Ｐ０１、Ｐ１、Ｐ２１、Ｐ３ 動作期間
Ｐ１ 加圧動作期間（特定動作期間）
Ｐ２１ 溶接動作期間
Ｐ３ 解放動作期間（特定動作期間）
Ｗ１、Ｗ２ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】