特開 2023-179009 溶接システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179009

(43)【公開日】2023-12-19

(54)【発明の名称】溶接システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20231212BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20231212BHJP

   B23K 9/32 20060101ALI20231212BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

B23K9/095 515A

B23K9/10 A

B23K9/32 Z

B23K31/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091994

(22)【出願日】2022-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】302066294

【氏名又は名称】東和株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137394

【弁理士】

【氏名又は名称】横井 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】中田 義博

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA03

4E082AA04

4E082EA04

(57)【要約】

【課題】 溶接個所を効率的に撮影できる溶接システムを提供する。
【解決手段】 溶接システム１は、溶接トーチ３０２２と、前記溶接トーチを三次元空間上で移動させる多関節ロボット３０と、前記溶接トーチに固定され、前記溶接トーチによる溶接個所を撮影するカメラ３５０と、前記溶接トーチによる溶接個所と、前記カメラとの間で遮熱する透明な遮熱体３５０２と有する。前記溶接トーチ３０２２は、くの字状に屈曲した形状を有し、前記カメラ３５０は、屈曲した前記溶接トーチの凹部側の面に固定されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接トーチと、
前記溶接トーチを三次元空間上で移動させる多関節ロボットと、
前記溶接トーチに固定され、前記溶接トーチによる溶接個所を撮影するカメラと
を有する溶接システム。

【請求項2】

前記溶接トーチによる溶接個所と、前記カメラとの間で遮熱する透明な遮熱体
をさらに有する請求項１に記載の溶接システム。

【請求項3】

前記溶接トーチは、くの字状に屈曲した形状を有し、
前記カメラは、屈曲した前記溶接トーチの凹部側の面に固定されている
請求項１に記載の溶接システム。

【請求項4】

安全柵の中に設置された無線通信中継機と、
前記安全柵の外に設置され、前記カメラにより撮影された画像データを、前記無線通信中継機を介して受信するコンピュータと
をさらに有し、
前記多関節ロボットは、前記安全柵の中に設置されている
請求項１に記載の溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、被溶接部材の間に形成された狭開先内に、電極部材を備えた溶接トーチと溶加材を供給するワイヤーフィーダとの先端部を溶接進行方向に所定間隔で挿入し、前記被溶接部材と電極部材との間にアークを発生させて狭開先を溶接する狭開先溶接監視装置であって、前記アークを発生させる溶接部を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段は、前記ワイヤーフィーダに対して溶接トーチと反対側の狭開先上方から前記溶接部を撮像するように配置されたレンズ部材を有し、前記レンズ部材は、前記ワイヤーフィーダの幅寸法よりも大きいレンズ面を有すると共に、レンズ面と前記溶接部との間にアーク光の光路が確保されるように、前記ワイヤーフィーダの近傍に配置されていることを特徴とする狭開先溶接監視装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１６９５６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、溶接個所を効率的に撮影できる溶接システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る溶接システムは、溶接トーチと、前記溶接トーチを三次元空間上で移動させる多関節ロボットと、前記溶接トーチに固定され、前記溶接トーチによる溶接個所を撮影するカメラとを有する。

【0006】

好適には、前記溶接トーチによる溶接個所と、前記カメラとの間で遮熱する透明な遮熱体をさらに有する。

【0007】

好適には、前記溶接トーチは、くの字状に屈曲した形状を有し、前記カメラは、屈曲した前記溶接トーチの凹部側の面に固定されている。

【0008】

好適には、安全柵の中に設置された無線通信中継機と、前記安全柵の外に設置され、前記カメラにより撮影された画像データを、前記無線通信中継機を介して受信するコンピュータとをさらに有し、前記多関節ロボットは、前記安全柵の中に設置されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、溶接個所を効率的に撮影できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態における溶接システム１の構成を例示する図である。

【図2】溶接システム１における撮影画像通信設備を例示する図である。

【図3】溶接装置３の溶接トーチ３０２２近傍を例示する図である。

【図4】溶接システム１の概要を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態における溶接システム１の構成を例示する図である。
図２は、溶接システム１における撮影画像通信設備を例示する模式図である。
図１に例示すように、溶接システム１は、溶接装置３、無線通信中継機５、ビデオエンコーダー７、及びユーザ端末９を有する。溶接装置３及び無線通信中継機５は、安全柵Ｆの内側に配置され、ビデオエンコーダー７及び及びユーザ端末９は、安全柵Ｆの外側に配置される。なお、本例の安全柵Ｆは、鉄製の柵である。

【0012】

溶接装置３は、溶接ロボット３０、及び、撮影装置３５を有する。
溶接ロボット３０は、溶接現場で用いられる産業用ロボットである。溶接ロボット３０は、多関節型溶接ロボット本体３０２と、制御装置３０４と、ティーチングペンダント３０６とを含む。
多関節型溶接ロボット本体３０２（以下ロボット本体３０２）は、先端に設けた溶接トーチ３０２２を三次元空間上で移動させる多関節型の溶接ロボット本体である。ロボット本体３０２は、例えば垂直多関節型、水平多関節型、又は、パラレルリンク型である多関節型の溶接ロボット本体であり、本例のロボット本体３０２は、６軸（６自由度）である垂直多関節型の溶接ロボット本体である。また、ロボット本体３０２は、アーク溶接ロボットであり、例えば、シールドガスとして炭酸ガスを使用するＣＯ_２溶接、シールドガスとしてアルゴンガスとＣＯ_２との混合ガスを使用するＭＡＧ溶接、シールドガスとしてアルゴンガスを使用するＭＩＧ溶接であり、本例のロボット本体３０２は、ＭＩＧ溶接である。また、ロボット本体３０２の設置形態としては、床置き設置、天つり設置、壁掛け設置、傾斜設置が可能である。

【0013】

制御装置３０４は、ロボット本体３０２を制御する制御装置である。制御装置３０４は、ティーチングペンダント３０６を介して読み込んだプログラムに従って処理する処理部、及びロボット本体３０２と通信するインターフェース回路等を含む。
ティーチングペンダント３０６は、ロボット本体３０２に接続され、ロボット本体３０２を動作させるプログラムの作成、及び、ティーチング作業のための入力・操作装置である。

【0014】

図２に例示すように、撮影装置３５は、カメラ３５０、コントローラ３５２、及びＡＣアダプター３５４を含む。
カメラ３５０は、ロボット本体３０２の先端に設けた溶接トーチ３０２２に固定され、溶接トーチ３０２２による溶接個所を撮影する撮影装置である。カメラ３５０は、溶接トーチ３０２２の先端を撮影範囲内に含むように、溶接トーチ３０２２の基端に固定されているため、溶接時における溶接トーチ３０２２の角度が、例えば水平状態、垂直状態、又は回転しても、溶接トーチ３０２２の先端との離隔距離や離間角度は一定となる。これにより、カメラ３５０は、溶接個所が直線状及び曲線状であっても、溶接トーチ３０２２の先端を撮影することができる。なお、カメラ３５０の詳細な構成は後述する。
コントローラ３５２は、カメラ３５０のカメラ設定の操作を行う操作装置である。コントローラ３５２は、コントローラ用ケーブルにより、カメラ３５０と操作可能に接続される。また、コントローラ３５２は、ＬＡＮケーブルにより無線ＬＡＮコンバータ装置及び無線ＬＡＮ送信機と接続している。
アダプター３５４は、カメラ３５０及びコントローラ３５２に対して、外部電源から電力を供給する電子機器である。本例のアダプター３５４は、ＡＣアダプターである。
無線ＬＡＮコンバータ装置３５６は、有線ＬＡＮの接続端子を備えている機器を無線通信可能にする変換装置である。
無線ＬＡＮ送信機３５７は、無線通信用の電波を送信する送信装置であり、例えば無線ＬＡＮルーターである。無線ＬＡＮ送信機３５７は、インターネット回線を介して、カメラ３５０に撮影された画像データを、ビデオエンコーダー７及びユーザ端末９に対して送信する。

【0015】

無線通信中継機５（以下、中継機５）は、無線ＬＡＮ送信機３５７から、ビデオエンコーダー７およびユーザ端末９に送信する電波を中継する中継機である。本例の中継機５は、安全柵Ｆの内側に位置する無線ＬＡＮ送信機３５７から、安全柵Ｆの外側に位置するビデオエンコーダー７及びユーザ端末９に対して、良好な電波状態で通信するよう中継ぎする。

【0016】

ビデオエンコーダー７は、カメラ３５０により撮影された画像データを、中継機５を介して受信する情報処理装置である。ビデオエンコーダー７は、カメラ３５０により撮影された画像データ、例えば静止画像や動画像を記録する機能を備える。なお、画像データを中継機５を介して受信し、かつ、受信した画像データを記録する機能を備えた装置であれば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）でも既存のレコーダーであってもよい。ビデオエンコーダー７は、本発明に係るコンピュータの一例である。

【0017】

ユーザ端末９は、カメラ３５０により撮影された画像データを、無線通信中継機を介して受信する携帯可能な情報端末装置であり、例えば、ノートパソコン、スマートフォン、タブレット端末等である。
このように、溶接システム１は、安全柵Ｆの内側から外側に対して、中継機５を介して画像データを送信することにより、良好な電波状態で画像データを、ビデオエンコーダー７及びユーザ端末９に送信することができる。

【0018】

図３は、溶接装置３の溶接トーチ３０２２近傍を例示する図である。図３（Ａ）は、正位置である溶接トーチ３０２２を例示する図であり、図３（Ｂ）は、逆位置である溶接トーチ３０２２を例示する図である。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に例示するように、溶接トーチ３０２２は、くの字状に屈曲した形状を有し、カメラ３５０は、屈曲した溶接トーチ３０２２の凹部側の面のうち、溶接トーチ３０２２の基端に固定されている。

【0019】

カメラ３５０は、溶接トーチ３０２２の先端近傍を撮影する小型の撮影装置本体であり、後述する遮熱体３５０２の内部に位置する。カメラ３５０は、アーク溶接時に発生するアーク光を減光するフィルター（減光フィルター）を備えるカメラであってもよいし、減光フィルターを備えていないカメラであってもよい。なお、本例のカメラ３５０は、減光フィルターを備える溶接可視用のカメラであり、具体的には、ワイドダイナミックレンジＣＭＯＳ撮像素子を採用し、アーク溶接時に発生するアーク光等によるハレーションを低減した小型Ｃマウントカメラである。また、カメラ３５０の大きさは、縦４４ｍｍ×横３４ｍｍ×奥行き４０ｍｍである大きさである。

【0020】

遮熱体３５０２は、溶接時において、溶接トーチ３０２２による溶接個所と、カメラ３５０との間を遮熱する金属製の遮熱体である。本例の遮熱体３５０２は、カメラ３５０を収納できる大きさの直方体の形状に構成された金属製の収納ケースであり、溶接トーチ３０２２の基端に固定される。遮熱体３５０２は、溶接個所とカメラ３５０との間に位置する板材３５０２Ａ、換言すると、カメラ３５０のレンズと対向する板材３５０２Ａを熱間圧延軟鋼板で形成し、それ以外の板材をアルミニウム板で形成する。また、遮熱体３５０２は、カメラ３５０のレンズと対向する位置の板材３５０２Ａの一部に、フィルター３５０３を含む。

【0021】

フィルター３５０３は、カメラ３５０のレンズを保護する透光部材、又は、減光フィルターである。フィルター３５０３は、減光フィルター付きのカメラ３５０を遮熱体３５０２に収納し撮影する場合、透光部材である透明なガラス板である。また、フィルター３５０３は、減光フィルターなしのカメラ３５０を遮熱体３５０２に収納し撮影する場合、減光フィルターである。このように、フィルター３５０３は、カメラ３５０における減光フィルターの有無により適宜選択することができる。

【0022】

図４は、溶接システム１の概要を説明する図である。
以下、溶接システム１のティーチング中の動作状態を説明するにあたり、溶接ロボット３０は、ティーチングペンダント３０６を介して読み込んだプログラムに従って動作するものとし、撮影装置３５は、プログラムに従って溶接中のところを撮影するものとする。
図４に例示するように、まず、溶接ロボット３０は、溶接トーチ３０２２の先端とワークＷの表面との間にアークを発生させ溶接を行う。撮影装置３５は、カメラ３５０で溶接トーチ３０２２の先端とワークＷの表面とを撮影する。撮影装置３５は、中継機５に対してカメラ３５０により撮影された画像データを無線通信用の電波で送信する。

【0023】

次に、中継機５は、撮影装置３５により送信された画像データを、安全柵Ｆの外側に位置するビデオエンコーダー７及びユーザ端末９に送信する。中継機５は、金属部材により形成された安全柵Ｆにより、無線通信用電波の電波強度が弱まらないよう、中継ぎを行う。

【0024】

次に、ビデオエンコーダー７は、中継機５を介して受信した画像データを記録する。即ち、ビデオエンコーダー７は、カメラ３５０により撮影されたティーチング作業中の撮影画像を記録する。また、ユーザ端末９は、ティーチング作業中におけるカメラ３５０に撮影された撮影画像をで表示する。これによりユーザは、ティーチング作業中の撮影画像をリアルタイムで、溶接状態を確認する。

【0025】

以上説明したように、本実施形態における溶接システム１によれば、溶接トーチ３０２２とカメラ３５０が一体化しているため、焦点位置等の調整が不要であり、ティーチング作業中である溶接トーチ３０２２の位置や角度が変化しても、カメラ３５０で溶接トーチ３０２２の先端を撮影することができる。なお、溶接トーチ３０２２の基端にカメラ３５０を一体化することができれば、他の溶接装置の溶接トーチにも適応可能である。
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。

【符号の説明】

【0026】

１ 溶接システム
３ 溶接装置
３０ 溶接ロボット
３０２ 多関節型溶接ロボット本体
３０２２ 溶接トーチ
３０４ 制御装置
３０６ ティーチングペンダント
３５ 撮影装置
３５０ カメラ
３５０２ 遮熱体
３５０３ フィルタ―
３５２ コントローラ
３５４ アダプター
３５６ 無線ＬＡＮコンバータ装置
３５７ 無線ＬＡＮ送信機
５ 無線通信中継機
７ ビデオエンコーダー
９ ユーザ端末９

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】