特許 7302849 抵抗溶接機の溶接監視システム及び溶接監視方法

(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】2023-06-26

(45)【発行日】2023-07-04

(54)【発明の名称】抵抗溶接機の溶接監視システム及び溶接監視方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/25 20060101AFI20230627BHJP

   G06N 20/00 20190101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

B23K11/25

B23K11/25 511

B23K11/25 512

G06N20/00 130

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019083225

(22)【出願日】2019-04-24

(65)【公開番号】P2020179406

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2021-12-23

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 新規性の喪失の例外証明書提出書の提出あり。（【整理番号】ＰＰ０２０１２Ｊ）

(73)【特許権者】

【識別番号】391009833

【氏名又は名称】株式会社ナ・デックス

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】弁理士法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏幸

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 信也

(72)【発明者】

【氏名】西井 悟

(72)【発明者】

【氏名】浅見 学

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－３１８３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０７６１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３９７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９４５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００５８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６９１１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １１／２５

Ｇ０６Ｎ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗溶接部の電極部を被溶接部材に当接させて前記抵抗溶接部の前記電極部から前記被溶接部材への通電により前記被溶接部材に金属溶融部位を生じさせて前記被溶接部材を溶接するに際し、１回の溶接を複数種類の電流量のうちのいずれかの電流量での通電のサイクルと通電停止のサイクルの組み合わせの抵抗溶接とする抵抗溶接機の溶接監視システムであって、
前記溶接監視システムは、
前記抵抗溶接部に接続され前記抵抗溶接部の１回の抵抗溶接における前記通電のサイクル毎の電流、電圧、抵抗、熱量の溶接条件を常時測定する溶接条件測定部と、
前記溶接条件測定部を通じて測定される、前記被溶接部材を溶接する際の前記抵抗溶接部において１回の抵抗溶接における前記通電のサイクル毎の電流、電圧、抵抗、熱量の溶接条件を取得する溶接条件取得部と、
前記溶接条件取得部において取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積部と、
前記抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得部と、
前記形態情報取得部において取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積部と、
前記溶接条件蓄積部に蓄積された複数の溶接条件と前記形態情報蓄積部に蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習部と、
前記溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、前記最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定部と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接機の溶接監視システム。

【請求項2】

前記形態情報が被溶接部材における金属溶融部位の直径である請求項１に記載の抵抗溶接機の溶接監視システム。

【請求項3】

前記機械学習部が、マハラノビス・タグチ法により前記最適溶接条件を算出する請求項１または２に記載の抵抗溶接機の溶接監視システム。

【請求項4】

前記判定部における前記判定の結果を報知する報知部が備えられる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の抵抗溶接機の溶接監視システム。

【請求項5】

前記溶接監視システムは、複数の前記抵抗溶接部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の抵抗溶接機の溶接監視システム。

【請求項6】

抵抗溶接部の電極部を被溶接部材に当接させて前記抵抗溶接部の前記電極部から前記被溶接部材への通電により前記被溶接部材に金属溶融部位を生じさせて前記被溶接部材を溶接するに際し、１回の溶接を複数種類の電流量のうちのいずれかの電流量での通電のサイクルと通電停止のサイクルの組み合わせの抵抗溶接とする抵抗溶接機の溶接監視方法であって、
前記抵抗溶接機の溶接監視システムのコンピュータが、
前記抵抗溶接部に接続され前記抵抗溶接部の１回の抵抗溶接における前記通電のサイクル毎の電流、電圧、抵抗、熱量の溶接条件を常時測定する溶接条件測定部を通じて測定される、前記被溶接部材を溶接する際の前記抵抗溶接部において１回の抵抗溶接における前記通電のサイクル毎の電流、電圧、抵抗、熱量の溶接条件を取得する溶接条件取得ステップと、
前記溶接条件取得ステップにおいて取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積ステップと、
前記抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得ステップと、
前記形態情報取得ステップにおいて取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積ステップと、
前記溶接条件蓄積ステップにおいて蓄積された複数の溶接条件と前記形態情報蓄積ステップにおいて蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習ステップと、
前記溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、前記最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定ステップと、
を備えることを特徴とする抵抗溶接機の溶接監視方法。

【請求項7】

抵抗溶接部の電極部を被溶接部材に当接させて前記抵抗溶接部の前記電極部から前記被溶接部材への通電により前記被溶接部材に金属溶融部位を生じさせて前記被溶接部材を溶接するに際し、１回の溶接を複数種類の電流量のうちのいずれかの電流量での通電のサイクルと通電停止のサイクルの組み合わせの抵抗溶接とする抵抗溶接機の溶接監視プログラムであって、
前記抵抗溶接機の溶接監視システムのコンピュータに、
前記抵抗溶接部に接続され前記抵抗溶接部の１回の抵抗溶接における前記通電のサイクル毎の電流、電圧、抵抗、熱量の溶接条件を常時測定する溶接条件測定部を通じて測定される、前記被溶接部材を溶接する際の前記抵抗溶接部において１回の抵抗溶接における前記通電のサイクル毎の電流、電圧、抵抗、熱量の溶接条件を取得する溶接条件取得機能と、
前記溶接条件取得機能において取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積機能と、
前記抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得機能と、
前記形態情報取得機能において取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積機能と、
前記溶接条件蓄積機能において蓄積された複数の溶接条件と前記形態情報蓄積機能において蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習機能と、
前記溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、前記最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定機能と、
を実行させることを特徴とする抵抗溶接機の溶接監視プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抵抗溶接機の溶接監視システム及び溶接監視方法に関し、特に、抵抗溶接に際しての溶接条件を監視することにより溶接の不良を検出することができる抵抗溶接機の溶接監視システム及び溶接監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

抵抗溶接は金属部材同士を重ね合わせて接合する際の溶接に多用される。電極により金属部材が圧着され、ここに電極を通じて電流が通電される。金属部材同士を重ね合わせの部位に生じた抵抗発熱により金属が溶融し相互に融着する。溶融により接合部位（ナゲット）が生じる。

【0003】

抵抗溶接は時間当たりの処理能力が高いため、生産性向上に大きく貢献している。しかしながら、抵抗溶接の溶接箇所の不良は皆無ではない。現状、抵抗溶接後の部材は定期的に抜き取られ、接合部位に対し「たがねチェック」等と称されるハンマーで叩いて溶接強度を確認する検査が行われていた。このことから、抵抗溶接を終えた後の現場作業者の検査の負担は大きい。さらに、精度の面から抜き取り数が増えることによっても現場負担もより大きくなる。

【0004】

このようなことから、検査作業の効率化、すなわち自動的な良否判定が求められるに至った。そこで、溶接部の周囲に磁場計測器を備え、溶接部における局所的な電流を計測する磁場計測装置と、溶接部における発光状態を撮影し、発光の輝度のムラから、溶接部における局所的な温度を計測するための画像を撮影する高速カメラと、磁場計測装置から取得する磁場情報を基に算出される電流情報と、過去の電流情報とを比較するとともに、高速カメラの画像から取得する温度情報と、過去の温度情報とを比較することで、電流情報及び温度情報の少なくとも一方が異常値であるか否かを判定する比較判定部を有する溶接監視システムが提案されている（特許文献１参照）。

【0005】

前出の溶接監視システムによると、溶接の適否について一定の貢献を果たしている。しかしながら、あくまで、画像のデータ収集と溶接条件に基づく機械学習の域に留まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－１１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、実際に抵抗溶接を実施した際の溶接箇所のデータと、そのときの溶接条件とを取得し、これらを元に機械学習することにより、より正確に抵抗溶接箇所の良否の判定を行い、現場作業者の検査負担の軽減を図ることができる抵抗溶接機の溶接監視システム及び溶接監視方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、抵抗溶接機の溶接監視システムは、抵抗溶接部の電極部を被溶接部材に当接させて抵抗溶接部の電極部から被溶接部材への通電により被溶接部材に金属溶融部位を生じさせて被溶接部材を溶接する抵抗溶接機の溶接監視システムであって、溶接監視システムは、抵抗溶接部に接続され抵抗溶接部の溶接条件を測定する溶接条件測定部と、溶接条件測定部を通じて測定される、被溶接部材を溶接する際の抵抗溶接部における溶接条件を取得する溶接条件取得部と、溶接条件取得部において取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積部と、抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得部と、形態情報取得部において取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積部と、溶接条件蓄積部に蓄積された複数の溶接条件と形態情報蓄積部に蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習部と、溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

また、抵抗溶接機の溶接監視方法は、抵抗溶接部を被溶接部材に当接させて抵抗溶接部からの通電により被溶接部材に金属溶融部位を生じさせて被溶接部材を溶接する抵抗溶接機の溶接監視システムによる溶接監視方法であって、溶接監視システムのコンピュータが、抵抗溶接部に接続された溶接条件測定部を通じて測定される、被溶接部材を溶接する際の抵抗溶接部における溶接条件を取得する溶接条件取得ステップと、溶接条件取得ステップにおいて取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積ステップと、抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得ステップと、形態情報取得ステップにおいて取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積ステップと、溶接条件蓄積ステップにおいて蓄積された複数の溶接条件と形態情報蓄積ステップにおいて蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習ステップと、溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定ステップと、を備えることを特徴とする。

【0010】

さらに、抵抗溶接機の溶接監視プログラムは、抵抗溶接部を被溶接部材に当接させて抵抗溶接部からの通電により被溶接部材に金属溶融部位を生じさせて被溶接部材を溶接する抵抗溶接機の溶接監視システムの溶接監視プログラムであって、溶接監視システムのコンピュータに、抵抗溶接部に接続された溶接条件測定部を通じて測定される、被溶接部材を溶接する際の抵抗溶接部における溶接条件を取得する溶接条件取得機能と、溶接条件取得機能において取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積機能と、抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得機能と、形態情報取得機能において取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積機能と、溶接条件蓄積機能において蓄積された複数の溶接条件と形態情報蓄積機能において蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習機能と、溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定機能と、を実行させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の抵抗溶接機の溶接監視システムは、抵抗溶接部に接続され抵抗溶接部の溶接条件を測定する溶接条件測定部と、溶接条件測定部を通じて測定される、被溶接部材を溶接する際の抵抗溶接部における溶接条件を取得する溶接条件取得部と、溶接条件取得部において取得した溶接条件を複数蓄積する溶接条件蓄積部と、抵抗溶接部における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位の形態情報を取得する形態情報取得部と、形態情報取得部において取得した形態情報を複数蓄積する形態情報蓄積部と、溶接条件蓄積部に蓄積された複数の溶接条件と形態情報蓄積部に蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する機械学習部と、溶接条件測定部を通じて測定される溶接条件が、最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする判定部と、を備えるため、実際に抵抗溶接を実施した際の溶接箇所のデータとそのときの溶接条件とを取得し、これらを元に機械学習することにより、より正確に抵抗溶接箇所の良否の判定を行い、現場作業者の検査負担の軽減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の抵抗溶接機の溶接監視システムの構成を示す模式図である。

【図2】溶接監視システムの監視部の構成を示す概略ブロック図である。

【図3】監視部内の機能部を示す概略ブロック図である。

【図4】抵抗溶接機の主要部分を示す概略図である。

【図5】抵抗溶接機の溶接条件の例を示す概略図である。

【図6】抵抗溶接部の主要部分を示す概略断面図である。

【図7】抵抗溶接部への通電例を示すグラフである。

【図8】金属溶融部位の形態情報の例を示す概略図である。

【図9】最適溶接条件を示す表示例である。

【図10】抵抗溶接機の監視状態を示す第１表示例である。

【図11】抵抗溶接機の監視状態を示す第２表示例である。

【図12】実施形態の抵抗溶接機の溶接監視システムにおける処理手順を示すフローチャートである。

【図13】他の実施形態の抵抗溶接機の溶接監視システムの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

実施形態の抵抗溶接機の溶接監視システム１の構成は図１の模式図として表される。抵抗溶接機の溶接監視システム１では、抵抗溶接機１０Ａと、同抵抗溶接機１０Ａに接続されたインライン計測器３０と、抵抗溶接コントローラ４０、ＰＬＣ６０（プログラマブルロジックコントローラ）が備えられ、これらが監視部５０（コンピュータ）に接続される。また、監視部５０にはサーバ７０、ディスプレイ１０７が接続される。図示では、抵抗溶接機１０Ａは１台としている。抵抗溶接機の台数は１台に限らず複数台に拡張可能である。むろん、当該構成例は一例であり、各機器は必要に応じて追加、省略される。

【0014】

溶接監視システム１の監視部５０は、抵抗溶接機１０Ａの溶接条件を監視し、溶接条件と溶接箇所の形態情報を取得し溶接の適否を判定するコンピュータである。監視部５０（コンピュータ）は、図２の概略ブロック図のとおり、ハードウェア的には、内部にＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記憶部１０４、入力部１０５、出力部１０６等を実装する。その他にメインメモリ、ＬＳＩ等も含まれる。入力部１０５及び出力部１０６は公知の入出力のインターフェースであり、図１に開示のインライン計測器３０と、抵抗溶接コントローラ４０、ＰＬＣ６０、サーバ７０が適式に接続される。監視部５０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、メインフレーム、ワークステーション、タブレット端末、スマートフォン等の種々の電子計算機（計算リソース）である。

【0015】

入力部１０５には、その他、ＣＤ、ＤＶＤのドライブ、キーボード、マウス等も接続される。出力部１０６には、公知のディスプレイ１０７（液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等）またはスピーカ等が接続され、後出の図９ないし図１１の画像、判定の結果の報知等が表示される。入力部１０５にタッチパネル機能を有するディスプレイを用いることが可能であり、出力部１０６との兼用も可能である。その他、監視部５０には、信号の入出力のためのＩ／Ｏバッファ（図示せず）も備えられる。これらは例示であり、適宜組み合わせられ、最適に選択される。

【0016】

監視部５０の記憶部１０４は、ＨＤＤまたはＳＳＤ等の公知の記憶装置である。また、監視部５０内の各種の演算を実行する各機能部はＣＰＵ１０１等の演算素子である。監視部５０のＣＰＵ１０１における各機能部は、図３の概略ブロック図のとおり、溶接条件取得部１１０、溶接条件蓄積部１２０、形態情報取得部１３０、形態情報蓄積部１４０、機械学習部１５０、判定部１６０、報知部１７０等を備える。監視部５０の動作、実行は、ソフトウェア的に、メインメモリにロードされた抵抗溶接機の溶接監視プログラム等により実現される。

【0017】

図１の溶接監視システム１の各機能部をソフトウェアにより実現する場合、溶接監視システム１の監視部５０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行することで実現される。このプログラムを格納する記録媒体は、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、このプログラムは、当該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワーク、放送波等）を介して溶接監視システム１の監視部５０に供給されてもよい。

【0018】

図４の模式図は抵抗溶接機１０Ａの主要部分を示す。抵抗溶接機１０Ａの先端部分に抵抗溶接部１１が備えられる。図示の抵抗溶接部１１は逆Ｃ字状のクランプ構造の部位である。抵抗溶接の対象部位に応じて抵抗溶接部１１の形状も適式に選択される。抵抗溶接部１１には電極部１２，１３が接続される。電極部１２，１３は消耗品のため着脱自在であり、摩耗等により抵抗溶接部１１から交換される。また、抵抗溶接部１１には、同抵抗溶接部１１の溶接条件を測定する溶接条件測定部２０が接続される。抵抗溶接機１０Ａは、アーム部を関節部により接続しており、関節部にサーボモータ（図示せず）が備えられる。

【0019】

図６の断面模式図から理解されるように、抵抗溶接部１１の電極部１２と電極部１３の間に被溶接部材Ｗ１及びＷ２が載置される。そして電極部１２が電極部１３側へ前進することにより、電極部１２と電極部１３は被溶接部材Ｗ１及びＷ２に当接し圧着する。そこで、抵抗溶接部１１の電極部１２と電極部１３から被溶接部材Ｗ１及びＷ２への通電により抵抗発熱が生じて被溶接部材Ｗ１及びＷ２の金属が部分的に溶融し被溶接部材Ｗ１及びＷ２の間に金属溶融部位１４が生じる。

【0020】

抵抗溶接部１１の電極部１２と電極部１３の間の通電は、例えば、図７のグラフとして示される。横軸の単位のサイクルは電流通電長さであり、１サイクルは５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周期の１つ分の時間に相当する。横軸は通電時の電流量であり、単位はｋＡである。始めに７ｋＡで３サイクル、１サイクル通電停止し、８ｋＡで１０サイクル、４ｋＡで５サイクルの通電が行われる。これらの計１９サイクル分が１回の抵抗溶接である。なお、抵抗溶接部１１には、電極部１２，１３と被溶接部材Ｗ１及びＷ２との当接時の荷重（加圧力）を検知する荷重検知センサ（図示せず）も備えられる。

【0021】

図１に戻り、インライン計測器３０には公知の計測機器が用いられる。計測対象は抵抗溶接部１１の実際の通電時の電流、電圧である。そこで、抵抗溶接の都度、溶接条件測定部２０を通じて常時通電時の電流、電圧が計測（測定）され、その計測値はインライン計測器３０により取得され、当該計測値はインライン計測器３０から監視部５０に送信される。

【0022】

例えば、抵抗溶接機１０Ａが交流式の場合、変圧器（図示せず）により供給電圧は降圧される。このとき、変圧器の二次側の降圧後の電圧が溶接条件測定部２０の電圧計測器２１を通じて計測される。また、抵抗溶接部１１には、ＣＴ方式電流計等の非接触電流計２２（図５参照）が装着される。図５の細破線は抵抗溶接部１１の通電時（溶接時）に電圧計測器２１により計測される実際の二次側の電圧量である。図５の太破線は抵抗溶接部１１の通電時（溶接時）に非接触電流計２２により計測される実際の二次側の電流量である。抵抗溶接部１１に電圧計測器２１、非接触電流計２２等が備えられているため、抵抗溶接の都度、溶接条件は常時測定（常時モニタリング）される。むろん、図示及び説明の計測方式は一例であり、抵抗溶接機１０Ａの方式により適式に計測される。

【0023】

再び図１に戻り、抵抗溶接コントローラ４０は、抵抗溶接部１１に接続された溶接条件測定部２０の電圧計測器２１及び非接触電流計２２等を通じて取得した電流、電圧の溶接条件から抵抗溶接部１１の通電時（溶接時）に生じた抵抗値（溶接条件）を計測（測定）する。なお、被溶接部材の金属の材質及び抵抗値から熱量（抵抗発熱量）も算出可能であり、熱量も溶接条件に含められる。計測された抵抗値は抵抗溶接コントローラ４０から、監視部５０、ＰＬＣ６０に送信される。インライン計測器３０及び抵抗溶接コントローラ４０は一体化した装置とすることもできる。実施形態では、極力抵抗溶接部１１の電流、電圧の溶接条件を取得するため二次側とした。これに代えて変圧器の一次側の電流、電圧の溶接条件の取得とすることもできる。

【0024】

ＰＬＣ６０（プログラマブルロジックコントローラ）には公知品が用いられる。抵抗溶接機１０Ａの動作はＰＬＣ６０により制御される。具体的には、ＰＬＣ６０は、抵抗溶接機１０Ａの関節部に装着されたサーボモータの回動量の制御、電極部１２，１３と被溶接部材Ｗ１及びＷ２との当接の制御、抵抗溶接部１１における通電と通電停止等の実際の動作に関する制御を監視部５０の指示の下で行う。また、抵抗溶接機１０Ａの状態を監視するためのセンサ６１，６２もＰＬＣ６０に接続される。

【0025】

サーバ７０（データ収集サーバ）は監視部５０に集約された各種のデータを蓄積する。例えば、抵抗溶接機１０Ａにおける溶接の履歴、抵抗溶接機１０Ａ自体の動作の履歴、溶接条件測定部２０の計測器、各種センサから取得される計測のデータ等が蓄積される。サーバ７０は抵抗溶接機１０Ａと同一の敷地、工場内に設置されることに加え、各種通信ネットワーク回線を介して遠隔地に設置される場合もある。

【0026】

これより、前出の図２及び図３を用い溶接監視システム１の監視部５０（そのＣＰＵ１０１）における個々の機能部を順に説明する。

【0027】

溶接条件取得部１１０は、被溶接部材Ｗ１及びＷ２（図６参照）を溶接する際の抵抗溶接部１１における溶接条件を取得する。溶接条件は、溶接条件測定部２０の電圧計測器２１及び非接触電流計２２等を通じて取得した電流、電圧である。また、抵抗溶接部１１の通電時（溶接時）に生じた抵抗値も溶接条件に含められる。さらには、被溶接部材の金属の材質及び抵抗値に基づく熱量（抵抗発熱量）、電極部１２，１３が被溶接部材Ｗ１及びＷ２と当接した際の荷重値等も、溶接条件に含められる。

【0028】

溶接条件蓄積部１２０は、溶接条件取得部１１０において取得した溶接条件を複数蓄積する。溶接条件は、記憶部１０４またはサーバ７０のいずれかもしくは両方に蓄積される。溶接条件の蓄積とは、１回毎に抵抗溶接した際の電圧、電流、抵抗等の各種溶接条件を逐一蓄積することである。すなわち、後出の機械学習のための母集団（教師データ）が集積される。

【0029】

形態情報取得部１３０は、抵抗溶接部１１における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位１４（図６参照）の形態情報を取得する。本実施形態の形態情報は、図８の模式図に示すように、被溶接部材Ｗ１及びＷ２に生じた金属溶融部位１４の直径Ｒ１である。形態情報の取得に際し、被溶接部材同士を抵抗溶接した後、当該被溶接部材は引き離される。そのとき、被溶接部材の表面に現れる金属溶融部位の直径が逐次計測される。金属溶融部位はナゲットと称され、金属溶融部位の径（ナゲット径）を計測することにより、抵抗溶接の良否は簡便かつ、物理的、客観的に判別される。図示紙面左側の金属溶融部位１４の直径Ｒ１は良好な抵抗溶接の場合である。これに対し、同右側の金属溶融部位１４ｓの直径Ｒ２は直径Ｒ１よりも小さく不良の抵抗溶接の場合である。他に、形状がいびつな場合も含まれる。

【0030】

形態情報蓄積部１４０は、形態情報取得部１３０において取得した形態情報、この例では、金属溶融部位の直径（ナゲット径）を複数蓄積する。形態情報も、記憶部１０４またはサーバ７０のいずれかもしくは両方に蓄積される。形態情報の蓄積とは、１回毎の抵抗溶接した際の電圧、電流、抵抗等の各種溶接条件に対応して、逐一当該溶接条件における形態情報（金属溶融部位の直径）を蓄積することである。すなわち、後出の機械学習のための溶接条件と対応する形態情報の母集団（教師データ）が集積される。

【0031】

機械学習部１５０は、溶接条件蓄積部１２０に蓄積された複数の溶接条件と形態情報蓄積部１４０に蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最良の形態情報に必要な最適溶接条件を算出する。最適溶接条件は、所定の幅を有する範囲として算出される。機械学習部１５０における機械学習の解析方法として、線形回帰、ロジスティック回帰、サポートベクターマシーン等の回帰分析が挙げられる。実施形態においては、マハラノビス・タグチ法に基づき、複数の溶接条件と複数の形態情報から最適溶接条件の範囲が算出される。

【0032】

具体的には、１台の抵抗溶接機１０Ａにおいて１回目の抵抗溶接を実施した際のサイクル（図７参照）毎の電流、電圧、抵抗、熱量（抵抗発熱量）の溶接条件と、当該溶接条件に対応した形態情報が入力される。このような入力が同一の抵抗溶接機において１００回目まで行われる。集積された溶接条件に基づいて「マハラノビス・タグチ法」の演算を経ることにより、判定の基準となる単位空間平均、単位空間の分散・共分散行列、単位空間の相関行列・逆行列、良品マハラノビス距離、単位空間距離等が算出される。機械学習部１５０は、一連の過程を経て抵抗溶接機毎に当該抵抗溶接機に応じた最適溶接条件を算出する。さらに、機械学習部１５０は、２台目、３台目と複数台の抵抗溶接機においても同様に、各抵抗溶接機の溶接条件、形態情報から機械学習を実行して、当該抵抗溶接機に応じた最適溶接条件を算出する。

【0033】

判定部１６０は、溶接条件取得部１１０を通じて計測（測定）される溶接条件が、最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする。図９は最適溶接条件の表示例のグラフである。横軸はサイクル数であり、縦軸は抵抗（Ω）である。すなわち、グラフは、溶射条件が抵抗値であるときの最適溶接条件を示す。最適溶接条件は３本の線の中の中央の線Ｍである。この中央の線Ｍの上側に上限Ｍ１が設定され、同中央の線Ｍの下側に下限Ｍ２が設定される。このように、判定に際しては、所定の範囲（幅）が閾値として各最適溶接条件に設定される。

【0034】

そこで、新たに溶接条件取得部１１０を通じて計測（測定）される溶接条件が、当該閾値の範囲内（上限から下限までの範囲内）に含まれているのか否か判定される。最適溶接条件の上限及び下限の範囲は機械学習部１５０における演算結果により設定される。新たに所得された溶接条件が閾値の範囲内に含まれているのであれば、所望される適切な抵抗溶接が行われたと判定することができる。逆に、新たに取得された溶接条件が閾値の範囲内にから逸脱しているのであれば、その抵抗溶接は不良である蓋然性が高い。

【0035】

報知部１７０は、判定部１６０における判定の結果を報知する。具体的には、現在進行中の抵抗溶接について、溶接が正常または異常であるか否かをディスプレイ１０７（図１参照）に表示する。図１０は監視状態の表示例であり、全ての測定が正常として表示されている。図１１は一部の抵抗溶接に異常ありと判定されたの監視状態の表示例である。図１１に表示例では、表中の色が変化したり、グラフ中に異常値が表示されたりする。

【0036】

実施形態において、ＰＬＣ６０の制御において抵抗溶接の異常検出時に抵抗溶接機１０Ａを停止させる設定がされている。そこで、判定部１６０の判定結果は監視部５０からＰＬＣ６０に送信され、ＰＬＣ６０を通じて抵抗溶接機１０Ａの抵抗溶接は停止される。または、手動により抵抗溶接機１０Ａを停止させることもできる。

【0037】

いったん機械学習により最適溶接条件が設定された後は、抵抗溶接部１１に接続された溶接条件測定部２０の計測（測定）の結果を常時監視することにより、溶接異常の検知が可能となる。そのため、従前の抵抗溶接後の抜き取り、溶接部位をハンマーで叩く等の溶接強度の確認検査の負担は大きく軽減される。

【0038】

これより、図１２のフローチャートを用い、実施形態の抵抗溶接機の溶接監視方法及び溶接監視プログラムをともに説明する。抵抗溶接機の溶接監視方法は、抵抗溶接機の溶接監視プログラムに基づいて、溶接監視システム１の監視部５０のＣＰＵ１０１（コンピュータ）により実行される。溶接監視プログラムは、図２及び図３の監視部５０のＣＰＵ１０１（コンピュータ）に対して、溶接条件取得機能、溶接条件蓄積機能、形態情報取得機能、形態情報蓄積機能、機械学習機能、判定機能、報知機能を実行させる。これらの各機能は図示の順に実行される。各機能は前述の溶接監視システム１の説明と重複するため、詳細は省略する。

【0039】

図１２のフローチャートは実施形態の抵抗溶接機の溶接監視方法の流れであり、溶接条件取得ステップ（Ｓ１１０）、溶接条件蓄積ステップ（Ｓ１２０）、形態情報取得ステップ（Ｓ１３０）、形態情報蓄積ステップ（Ｓ１４０）、機械学習ステップ（Ｓ１５０）、判定ステップ（Ｓ１６０）、報知ステップ（Ｓ１７０）の各種ステップを備える。その他、実施形態の溶接監視方法は、演算結果の記憶、その呼び出し、その他の演算、入力、出力、記憶等の各種の図示しない適宜必要なステップも備える。

【0040】

溶接条件取得機能は、抵抗溶接部１１に接続された溶接条件測定部２０（２１，２２）を通じて測定される、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を溶接する際の抵抗溶接部１１における溶接条件を取得する（Ｓ１１０；溶接条件取得ステップ）。溶接条件取得機能は図２及び図３の監視部５０のＣＰＵ１０１（コンピュータ）の溶接条件取得部１１０により実行される。以下同様である。

【0041】

溶接条件蓄積機能は、溶接条件取得機能において取得した溶接条件を複数蓄積する（Ｓ１２０；溶接条件蓄積ステップ）。溶接条件蓄積機能は溶接条件蓄積部１２０により実行される。

【0042】

形態情報取得機能は、抵抗溶接部１１における溶接条件の実施時、当該溶接条件下の金属溶融部位１４の形態情報を取得する（Ｓ１３０；形態情報取得ステップ）。形態情報取得機能は形態情報取得部１３０により実行される。

【0043】

形態情報蓄積機能は、形態情報取得機能において取得した形態情報を複数蓄積する（Ｓ１４０；形態情報蓄積ステップ）。形態情報蓄積機能は形態情報蓄積部１４０により実行される。

【0044】

機械学習機能は、溶接条件蓄積機能において蓄積された複数の溶接条件と形態情報蓄積機能において蓄積された複数の形態情報との相関性を解析して最適な形態情報に必要な最適溶接条件を算出する（Ｓ１５０；機械学習ステップ）。機械学習機能は機械学習部１５０により実行される。

【0045】

判定機能は、溶接条件測定機能を通じて測定される溶接条件が、最適溶接条件から所定の範囲を超えているか否かの判定をする（Ｓ１６０；判定ステップ）。判定機能は判定部１６０により実行される。

【0046】

報知機能は、判定機能における判定の結果を報知する（Ｓ１７０；通知ステップ）。報知機能は報知部１７０により実行される。

【0047】

抵抗溶接機の溶接監視プログラムは、例えば、ActionScript、JavaScript（登録商標）、Python、Rubyなどのスクリプト言語、C言語、C＋＋、C＃、Objective-C、Swift、Java（登録商標）などのコンパイラ言語などを用いて実装できる。

【0048】

詳述の実施形態の抵抗溶接機の溶接監視システム１は、専ら一箇所の工場等における溶接監視を目的としている。さらに図１３の模式図のとおり、複数箇所の監視部５０を組み合わせた抵抗溶接機の溶接監視システム２として拡張することができる。

【0049】

図示では、監視部５０Ａに抵抗溶接機１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３，１０Ａ４及びＰＬＣ６０Ａが接続され、監視部５０Ｂに抵抗溶接機１０Ｂ１，１０Ｂ２，１０Ｂ３，１０Ｂ４及びＰＬＣ６０Ｂが接続される。監視部５０Ａ及び監視部５０Ｂはサーバ７０Ａに接続される。また、監視部５０Ｃに抵抗溶接機１０Ｃ１，１０Ｃ２，１０Ｃ３，１０Ｃ４及びＰＬＣ６０Ｃが接続され、監視部５０Ｃはサーバ７０Ｃに接続される。そして、サーバ７０Ａとサーバ７０Ｃはインターネット回線５により相互接続されている。各機器類の接続は有線または無線のいずれであっても良い。符号３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃはインライン計測器であり、符号４０Ａ、４０Ｂ，４０Ｃは抵抗溶接コントローラである。

【0050】

図１３の実施形態の抵抗溶接機の溶接監視システム２では、遠隔地のサーバ同士を相互に連携できるため、複数台の抵抗溶接機毎に取得された溶接条件の蓄積、及び複数台の抵抗溶接機毎に取得された形態情報の蓄積が加速的に進む。従って、機械学習をする上での母集団、教師データの収集に有利となる。また、蓄積された各種のデータ類の相互保存も可能となり、安全性も高まる。

【符号の説明】

【0051】

１，２ 抵抗溶接機の溶接監視システム
５ インターネット回線
１０Ａ 抵抗溶接機
１１ 抵抗溶接部
１２，１３ 電極部
１４ 金属溶融部位
２０ 溶接条件測定部
２１ 電圧計測器
２２ 非接触電流計
３０ インライン計測器
４０ 抵抗溶接コントローラ
５０ 監視部
６０ ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
７０ サーバ
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 記憶部
１０５ 入力部
１０６ 出力部
１０７ ディスプレイ
１１０ 溶接条件取得部
１２０ 溶接条件蓄積部
１３０ 形態情報取得部
１４０ 形態情報蓄積部
１５０ 機械学習部
１６０ 判定部
１７０ 報知部
Ｗ１，Ｗ２ 被溶接部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】