特開 2024-179356 教示支援装置、教示支援方法、及び教示支援プログラム

(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】P2024179356

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】教示支援装置、教示支援方法、及び教示支援プログラム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/082 20140101AFI20241219BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20241219BHJP

   B23K 26/044 20140101ALI20241219BHJP

   B25J 9/22 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

B23K26/08 H

B23K26/21 A

B23K26/044

B25J9/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098132

(22)【出願日】2023-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(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】錦戸 洋航

【テーマコード（参考）】

3C707

4E168

【Ｆターム（参考）】

3C707AS11

3C707BS10

3C707JS02

3C707JU07

3C707KS06

3C707LS06

3C707MT04

3C707NS09

4E168BA00

4E168CB03

4E168CB08

4E168CB20

(57)【要約】

【課題】 複数の溶接予定位置の面直方向が同一では無く、これら複数の溶接予定位置が同一平面上に無い場合でも、適切な位置にレーザの照射部を停止させるための適切な姿勢をロボット部に教示することができる。
【解決手段】 教示支援装置は、照射部とロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援し、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定部と、ロボット部の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定部により特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する出力部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被溶接物にレーザを照射する照射部と、前記照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援装置であって、
複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付部と、
前記ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付部と、
前記溶接予定情報及び前記ロボット情報に基づいて、前記複数の溶接予定位置に対して前記ロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したまま前記レーザの照射方向を前記照射部により変化させながら照射する際に、前記溶接予定位置に対して前記面直方向から所定角度範囲内で前記レーザを照射できる複数の前記溶接予定位置を前記同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定部と、
前記ロボット部の前記同一の姿勢に関する姿勢情報、及び前記特定部により特定された前記同一の姿勢に対応する溶接可能位置の前記位置情報及び前記方向情報を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする教示支援装置。

【請求項2】

前記特定部は、前記ロボット部の前記同一の姿勢に対応して特定した前記溶接可能位置に含めなかった前記溶接予定位置に対して、前記同一の姿勢とは異なる他の姿勢に前記ロボット部を維持し、当該溶接予定位置の前記面直方向から所定角度範囲内で前記レーザを照射できる複数の前記溶接予定位置を前記他の姿勢に対応する溶接可能位置として特定し、
前記出力部は、前記ロボット部の前記他の姿勢に関する姿勢情報、及び前記特定部により特定された前記他の姿勢に対応する前記溶接可能位置の前記位置情報及び前記方向情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の教示支援装置。

【請求項3】

前記特定部は、前記複数の溶接予定位置の全てを溶接するために必要となる前記ロボット部の前記姿勢の数が最少となるように、最少の前記姿勢に複数の前記溶接予定位置を割り当ててそれぞれの前記姿勢に対応する前記溶接可能位置として特定することを特徴とする請求項１に記載の教示支援装置。

【請求項4】

前記ロボット部は、アーム同士を連結する関節を複数有する多関節ロボットであり、
前記ロボット情報は、前記アームの長さ及び前記関節の数の情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の教示支援装置。

【請求項5】

前記姿勢情報は、前記多関節ロボットの前記関節の回動角度に関する回動角度情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の教示支援装置。

【請求項6】

被溶接物にレーザを照射する照射部と、前記照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援方法であって、
コンピュータに、
複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付ステップと、
前記ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付ステップと、
前記溶接予定情報及び前記ロボット情報に基づいて、前記複数の溶接予定位置に対して前記ロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したまま前記レーザの照射方向を前記照射部により変化させながら照射する際に、前記溶接予定位置に対して前記面直方向から所定角度範囲内で前記レーザを照射できる複数の前記溶接予定位置を前記同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定ステップと、
前記ロボット部の前記同一の姿勢に関する姿勢情報、及び前記特定ステップにより特定された前記同一の姿勢に対応する溶接可能位置の前記位置情報及び前記方向情報を出力する出力ステップと、
を実行させることを特徴とする教示支援方法。

【請求項7】

被溶接物にレーザを照射する照射部と、前記照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援プログラムであって、
コンピュータに、
複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付機能と、
前記ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付機能と、
前記溶接予定情報及び前記ロボット情報に基づいて、前記複数の溶接予定位置に対して前記ロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したまま前記レーザの照射方向を前記照射部により変化させながら照射する際に、前記溶接予定位置に対して前記面直方向から所定角度範囲内で前記レーザを照射できる複数の前記溶接予定位置を前記同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定機能と、
前記ロボット部の前記同一の姿勢に関する姿勢情報、及び前記特定機能により特定された前記同一の姿勢に対応する溶接可能位置の前記位置情報及び前記方向情報を出力する出力機能と、
を実現させることを特徴とする教示支援プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、教示支援装置、教示支援方法、及び教示支援プログラムに関し、特にレーザ溶接に用いられるロボットの教示（ティーチング）の支援に用いられる教示支援装置、教示支援方法、及び教示支援プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ロボットにレーザ照射装置を搭載し、このロボットの動作・姿勢を制御して行われるリモート溶接が広く利用されている。このようなロボットは、教示プログラミングによって予め記憶した動作を、繰り返し実行（プレイバック）するプレイバックロボットと呼ばれる。

【0003】

このようなロボットの教示には、オンラインティーチング、オフラインティーチングなどがある。オンラインティーチングは、教示を行う人がロボットの動作を制御するための制御装置に接続されたティーチングペンダントを操作し、実際のロボットを用いてロボットの動作を確認しながら教示プログラミングを進めるものである。

【0004】

一方、オフラインティーチングは、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置を教示支援装置として用い、モニタなどの表示装置に表示したロボットを教示プログラミングの動作内容に沿って動かしてシミュレーションを行いながら教示プログラムを現場のロボットに導入する前に作成することをいう。オフラインティーチングは、オンラインティーチングと比較して、現場でのロボットの動作チェックで想定外のトラブルを抑制することができるという利点がある。オフラインティーチングに関する技術の例としては、特許文献１に開示のものがある。

【0005】

リモート溶接をする際、ロボットの作業効率を上げるために、ロボットに搭載されたレーザの照射部にレーザの照射方向を高精度で制御できる照射方向制御機構を備え、ロボットに教示した一つの姿勢につき、複数個所のレーザ溶接を行う手法が用いられている。即ち、教示された所定の姿勢になった際にロボットは動作を一旦停止し、照射方向制御機構のみを動作させて、異なる位置にある複数個所にレーザを照射してレーザ溶接を行う。

【0006】

レーザ溶接を行う箇所が多数ある場合、ロボットの姿勢を変化させてレーザの照射部を移動させ、レーザの照射部を適切な位置に停止させながらレーザ溶接を行う。レーザの照射部を適切な位置に停止させるために、ロボットはレーザの照射部の適切な位置に関連付けられた適切な姿勢をとる。

【0007】

レーザ溶接を行う箇所が複数ある場合、ロボットが停止した状態で照射方向を制御する機構のみを動作させてレーザ溶接を行うことができる範囲（以下、レーザ照射可能範囲という。）でもって複数の溶接予定位置を分割して、適切な位置にレーザの照射部を停止させて、停止の度にこの停止位置に対応する溶接予定位置にレーザ溶接を施す。

【0008】

上述したようにリモート溶接において複数の溶接予定位置にレーザ溶接を施す場合、これら複数の溶接予定位置の表面に立てた法線方向（以下、溶接予定位置の面直方向という。）が同一では無く、これら複数の溶接予定位置が同一平面上に無い場合に、複数の溶接予定位置をレーザ照射可能範囲でもって適切に分割して、適切な位置にレーザの照射部を停止させるための適切な姿勢をロボットに教示することが困難な場合があった。なぜなら、レーザ溶接において、溶接予定位置に対するレーザの入射角には許容範囲があり所定値以下になることが求められるからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６－２４７６７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

そこで、本発明は、リモート溶接において複数の溶接予定位置にレーザ溶接を施す場合、これら複数の溶接予定位置の面直方向が同一では無く、これら複数の溶接予定位置が同一平面上に無い場合でも、適切な位置にレーザの照射部を停止させるための適切な姿勢をロボットに教示することができる教示支援装置、教示支援方法、及び教示支援プログラ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】

【0011】

すなわち、第１の態様に係る教示支援装置は、被溶接物にレーザを照射する照射部と、照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援装置であって、複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付部と、ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付部と、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定部と、ロボット部の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定部により特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

【0012】

第２の態様は、第１の態様に係る教示支援装置において、特定部は、ロボット部の同一の姿勢に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置に対して、同一の姿勢とは異なる他の姿勢にロボット部を維持し、当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を他の姿勢に対応する溶接可能位置として特定し、出力部は、ロボット部の他の姿勢に関する姿勢情報、及び特定部により特定された他の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力することとしてもよい。

【0013】

第３の態様は、第１の態様に係る教示支援装置において、特定部は、複数の溶接予定位置の全てを溶接するために必要となるロボット部の姿勢の数が最少となるように、最少の姿勢に複数の溶接予定位置を割り当ててそれぞれの姿勢に対応する溶接可能位置として特定することとしてもよい。

【0014】

第４の態様は、第１の態様に係る教示支援装置において、ロボット部は、アーム同士を連結する関節を複数有する多関節ロボットであり、ロボット情報は、アームの長さ及び関節の数に基づくこととしてもよい。

【0015】

第５の態様は、第４の態様に係る教示支援装置において、姿勢情報は、多関節ロボットの関節の回動角度に関する回動角度情報を含むこととしてもよい。

【0016】

第６の態様に係る教示支援方法は、被溶接物にレーザを照射する照射部と、照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援方法であって、コンピュータに、複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付ステップと、ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付ステップと、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定ステップと、ロボット部の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定ステップにより特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する出力ステップと、を実行させることを特徴とする。

【0017】

第７の態様に係る教示支援プログラムは、被溶接物にレーザを照射する照射部と、照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援プログラムであって、コンピュータに、複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付機能と、ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付機能と、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定機能と、ロボット部の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定機能により特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する出力機能と、を実現させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る教示支援装置等は、被溶接物にレーザを照射する照射部と、照射部が搭載されたロボット部とを含むレーザ溶接装置に対する動作の教示を支援する教示支援装置であって、複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける第１受付部と、ロボット部に関するロボット情報を受け付ける第２受付部と、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する特定部と、ロボット部の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定部により特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する出力部と、を備えるので、リモート溶接において複数の溶接予定位置にレーザ溶接を施す場合、これら複数の溶接予定位置の面直方向が同一では無く、これら複数の溶接予定位置が同一平面上に無い場合でも、適切な位置にレーザの照射部を停止させるための適切な姿勢をロボット部に教示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は本実施形態に係る教示支援装置の教示の対象となるレーザ溶接装置及び被溶接物について説明するための図である。

【図2】図２は本実施形態に係る教示支援装置の構成について説明するためのブロック図である。

【図3】図３は本実施形態に係る教示支援装置の機能的構成について説明するためのブロック図である。

【図4】図４は本実施形態に係るロボット部の構成について説明するための図である。

【図5】図５は本実施形態に係る照射部の構成について説明するための図である。

【図6】図６は本実施形態に係る教示支援装置の機能について説明するための図である。

【図7】図７は本実施形態に係る教示支援装置の機能について説明するための図である。

【図8】図８は本実施形態に係る教示支援装置の機能について説明するための図である。

【図9】図９は本実施形態に係る教示支援装置の実施例について説明するための図である。

【図10】図１０は本実施形態に係る教示支援プログラムのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図１乃至図９を参照して、本発明の一実施形態に係る教示支援装置２０について説明する。
先ず、図１を参照して、本実施形態に係る教示支援装置２０の教示（ティーチング）の対象となるレーザ溶接装置１０及び被溶接物について説明する。

【0021】

教示支援装置２０は、被溶接物にレーザを照射する照射部１２と、照射部１２が先端部に搭載されたロボット部１１とを含むレーザ溶接装置１０に対する動作の教示を支援する。なお、照射部１２が搭載される位置は、ロボット部１１の先端部に限定されるものではなく、ロボット部１１の他の部分、例えば、後述の第１アーム１３に内蔵されてもよいし、第２アーム１４若しくは第３アーム１５に搭載されてもよい。
レーザ溶接装置１０はロボット部１１と照射部１２とを備える。レーザ溶接装置１０は、ロボット部１１の先端部に照射部１２を搭載する。本実施形態に係るロボット部１１は詳細については後述するが多関節ロボットであり、照射部１２はレーザ溶接に用いるレーザビーム（レーザの細い光線）を被溶接物の溶接予定位置に向けて照射する。照射部１２は、レーザの照射方向制御機構を備えており、レーザの照射方向を調整することができる。ロボット部１１は姿勢を変えることによって、照射部１２の位置及び姿勢を変化させて、照射部１２から照射するレーザを所定の溶接予定位置に照射する。

【0022】

レーザ溶接装置１０の被溶接物は２個の溶接部材からなり、複数の溶接予定位置にレーザ溶接を施すことでこの２個の溶接部材は接合される。被溶接物の一例として図１に示す様に、第１溶接部材１と第２溶接部材２とを第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５及び第３溶接予定位置７にレーザ溶接を施して、第１溶接部材１と第２溶接部材２とを接合する。

【0023】

第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５、及び第３溶接予定位置７における面直方向（第１面直方向４、第２面直方向６、第３面直方向８）はそれぞれ異なる方向に向いている。レーザ溶接装置１０は、第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５、及び第３溶接予定位置７のそれぞれにおける面直方向を考慮しながら、第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５、及び第３溶接予定位置７にレーザの入射角度が所定の範囲内となるように照射する。レーザ溶接は、溶接予定位置に必要な熱量を吸収させるために、レーザビームが溶接予定位置の表面に立てた法線方向（以下、溶接予定位置の面直方向という）に対してできる限り平行（即ち、入射角が０度）となるように照射する。

【0024】

なお、溶接予定位置に対するレーザビームの入射角度の許容範囲は、被溶接材の材質、照射部１２の仕様、及びレーザの出力などにより異なり、例えば、レーザビームの入射角度が１０度以下であるなどと規定される。また、照射部１２の仕様によってはレーザビームの入射角度を０度として使用することが禁止させる場合もある。なぜなら、溶接予定位置におけるレーザビームの反射光が照射部１２に直接当たることが故障の原因などになる恐れがあるからである。教示支援装置２０は、溶接予定位置が複数ある場合に、ロボット部１１の最少の姿勢でもって全ての溶接予定位置に溶接を行うために、ロボット部１１の各姿勢においてどの溶接予定位置にレーザ溶接を行うかの組合せを特定するものである。

【0025】

次に、図２を参照して教示支援装置２０の構成について説明する。図２は本実施形態に係る教示支援装置２０の構成について説明するためのブロック図である。教示支援装置２０は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）、タブレット型ＰＣ、ノートＰＣなどに代表される情報処理装置（コンピュータ）の一種である。

【0026】

教示支援装置２０は、通信インターフェース２０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０ｃ、記憶部２０ｄ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０ｅ、及び、入出力インターフェース２０ｆ等を備えている。

【0027】

通信インターフェース２０ａは、教示支援装置２０のデータについて、インターネットを含むネットワーク２１を介して、レーザ溶接装置１０を含む他の機器との間の送受信を行う機能を備える。教示支援装置２０のデータとしては、レーザ溶接装置１０へ動作の教示を支援するための教示支援プログラム及び当該プログラムに関連するデータなどが含まれる。教示支援装置２０とレーザ溶接装置１０との間のプログラム及びデータなどの送受信は、ネットワーク２１を介して行う他に、専用の通信ケーブルを接続して行うこともできる。

【0028】

記憶部２０ｄは、記憶装置として利用でき、後述の教示支援プログラム、教示支援装置２０が動作する上で必要となるファームウエア、各種アプリケーション及び当該アプリケーションによって利用される各種データなどが記憶される。ファームウエアは、教示支援装置２０に内蔵されるソフトウエアの一種であり、教示支援装置２０の基本的な制御を司る機能を持つ。

【0029】

教示支援装置２０は、後述する教示支援プログラムをＲＯＭ２０ｂ若しくは記憶部２０ｄに保存し、ＲＡＭ２０ｃなどで構成されるメインメモリに当該教示支援プログラムを取り込む。ＣＰＵ２０ｅは、当該教示支援プログラムを取り込んだメインメモリにアクセスして、当該教示支援プログラムを実行する。

【0030】

入出力インターフェース２０ｆは、教示支援装置２０の外部装置に対してデータなどの送受信を行う。外部装置とは、教示支援装置２０に対してデータなどの入出力を行う入力装置２０ｇ及び出力装置２０ｈのことである。入力装置２０ｇはキーボード及びマウスなどのことであり、出力装置２０ｈは外部モニタ、プリンタ及び外部スピーカなどのことである。

【0031】

次に図３を参照して、教示支援装置２０の機能的構成について説明する。図３は本実施形態に係る教示支援装置２０の機能的構成について説明するためのブロック図である。教示支援装置２０は、後述する教示支援プログラムを実行することで、ＣＰＵ２０ｅに、第１受付部３０、第２受付部３１、特定部３２、及び出力部３３などの機能部を備える。

【0032】

第１受付部３０は、複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける。
位置情報は、３次元直交座標系、または３次元極座標系により表された情報である。
方向情報は、３次元直交座標系、または３次元極座標系により表されたベクトルの情報である。

【0033】

第２受付部３１は、ロボット部１１に関するロボット情報を受け付ける。
ロボット部１１は、第１アーム１３、第２アーム１４、及び第３アーム１５同士を連結する第１関節１６、第２関節１７を有する多関節ロボットであり、ロボット情報は、第１アーム１３、第２アーム１４、及び第３アーム１５の長さ及び第１関節１６、及び第２関節１７の数（２個）の情報を含む。

【0034】

図４を参照してロボット部１１について説明する。図４は本実施形態に係るロボット部１１の構成について説明するための図である。
ロボット部１１は、第１アーム１３、第２アーム１４、第３アーム１５、第１関節１６、第２関節１７、及びベース部１８を備える。

【0035】

第１アーム１３と第２アーム１４は第１関節１６に接続され、第１アーム１３と第２アーム１４とのなす角は第１関節１６の回動角度によって調節される。第２アーム１４と第３アーム１５は第２関節１７に接続され、第２アーム１４と第３アーム１５とのなす角は第２関節１７の回動角度によって調節される。
ベース部１８は、ロボット部１１の設置場所に直接固定される。第３アーム１５は、ベース部１８の上に設置される。ベース部１８は、鉛直方向に伸びる回転軸によって回動することで第３アーム１５の向きを変え、延いてはロボット部１１の向きを変える。第１アーム１３の先端部には、照射部１２が搭載される。

【0036】

図５を参照して照射部１２について説明する。図５は本実施形態に係る照射部１２の構成について説明するための図である。
照射部１２は、ロボット部１１の第１アーム１３の先端に搭載される。照射部１２は、照射方向制御機構を搭載しレーザの照射方向１９を変更する。照射方向制御機構は、例えばレーザ光を反射するガルバノミラーを備えた機構となり、ガルバノミラーの角度を変えることでレーザ光の反射角を変えてレーザ光の照射方向を制御するものである。なお、照射方向制御機構は、特定の機構に限定されるものではなくレーザ光の照射方向を制御できるものであればよい。

【0037】

ロボット部１１が停止し照射部１２が所定の位置に留まった状態において、照射部１２がレーザを照射することができる最大範囲を溶接可能範囲２４とする。溶接予定位置２２は溶接可能範囲２４の範囲内に位置していることで、照射部１２は溶接予定位置２２に対してレーザを照射することができる。

【0038】

溶接予定位置２２の面直方向２３から許容角度２５だけ振れた範囲までが溶接許容方向２６となる。溶接予定位置２２に対してレーザを照射する際の入射角度が許容角度２５以内である必要があり、照射部１２は溶接予定位置２２から見た場合に溶接許容方向２６に含まれている必要がある。即ち、図５において、溶接許容方向２６を許容角度２５を変えることなく延伸させた場合に照射部１２を内包している必要がある。

【0039】

照射部１２と溶接予定位置２２との離間距離は、レーザ光の合焦距離に合わせて決められる。レーザ光の合焦距離は、１ｍｍから数ｍｍ若しくはそれ以上の裕度（合焦範囲）を持つ。溶接予定位置２２と照射部１２との離間距離は、レーザ光の合焦範囲内に収まるように設定される。

【0040】

特定部３２は、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部１１の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部１２により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する。

【0041】

特定部３２は、ロボット部１１の同一の姿勢に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置に対して、同一の姿勢とは異なる他の姿勢にロボット部１１を維持し、当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を他の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する。

【0042】

特定部３２は、複数の溶接予定位置の全てを溶接するために必要となるロボット部１１の姿勢の数が最少となるように、最少の姿勢に複数の溶接予定位置を割り当ててそれぞれの姿勢に対応する溶接可能位置として特定する。

【0043】

図６、７、８を参照して、特定部３２の機能について説明する。図６、７、８は、本実施形態に係る教示支援装置２０の機能について説明するための図である。
図６を参照して溶接予定位置が４個の場合を例にして、特定部３２の機能について説明する。図６（ａ）に示す様に、第１溶接部材１と第２溶接部材２とをレーザ溶接によって接合する。溶接予定位置は４か所あり、第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５、第３溶接予定位置７、及び第４溶接予定位置９である。

【0044】

図６（ｂ）、図７において説明の便宜上、レーザ溶接装置１０の内、ロボット部１１の図示を省略し照射部１２のみを図示する。照射部１２ａの位置におけるロボット部１１の姿勢を姿勢１１ａ（照射部１２ａ）として以下に説明する。さらに、照射部１２ｂ、照射部１２ｃ、照射部１２ｄ、照射部１２ｅ、照射部１２ｆ、照射部１２ｇ、照射部１２ｈ、照射部１２ｉの位置におけるロボット部１１の姿勢をそれぞれ姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）、姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）、姿勢１１ｄ（照射部１２ｄ）、姿勢１１ｅ（照射部１２ｅ）、姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）、姿勢１１ｇ（照射部１２ｇ）、姿勢１１ｈ（照射部１２ｈ）、姿勢１１ｉ（照射部１２ｉ）として以下に説明する。

【0045】

特定部３２は、溶接範囲組合せ候補１として図６（ｂ）に示す様に、４個の溶接予定位置３、５、７、９に対してロボット部１１の姿勢を姿勢１１ａ（照射部１２ａ）に維持したままレーザの照射方向を照射部１２ａにより変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる２個の溶接予定位置３、５を姿勢１１ａ（照射部１２ａ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0046】

次に特定部３２は、ロボット部１１の姿勢１１ａ（照射部１２ａ）に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置７、９に対して、姿勢１１ａ（照射部１２ａ）とは異なる姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）にロボット部１１を維持し、当該溶接予定位置７、９の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる２個の溶接予定位置７、９を姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0047】

以上の様にして、特定部３２は、溶接範囲組合せ候補１として、ロボット部１１の姿勢１１ａ（照射部１２ａ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置３、５と、ロボット部１１の姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置７、９を特定する。

【0048】

次に、特定部３２は、溶接範囲組合せ候補１とは異なる溶接範囲組合せ候補２として図６（ｂ）に示す様に、４個の溶接予定位置３、５、７、９に対してロボット部１１の姿勢を姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）に維持したままレーザの照射方向を照射部１２ｃにより変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる１個の溶接予定位置３を姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0049】

次に特定部３２は、ロボット部１１の姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置５、７、９に対して、姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）とは異なる姿勢１１ｄ（照射部１２ｄ）にロボット部１１を維持し、当該溶接予定位置５、７、９の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる２個の溶接予定位置５、７を姿勢１１ｄ（照射部１２ｄ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0050】

次に特定部３２は、ロボット部１１の姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）及び姿勢１１ｄ（照射部１２ｄ）に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置９に対して、姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）及び姿勢１１ｄ（照射部１２ｄ）とは異なる姿勢１１ｅ（照射部１２ｅ）にロボット部１１を維持し、当該溶接予定位置９の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる１個の溶接予定位置９を姿勢１１ｅ（照射部１２ｅ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0051】

以上の様にして、特定部３２は、溶接範囲組合せ候補２として、ロボット部１１の姿勢１１ｃ（照射部１２ｃ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置３と、ロボット部１１の姿勢１１ｄ（照射部１２ｄ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置５、７と、ロボット部１１の姿勢１１ｅ（照射部１２ｅ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置９を特定する。

【0052】

次に、特定部３２は、溶接範囲組合せ候補１及び２とは異なる溶接範囲組合せ候補３として図６（ｂ）に示す様に、４個の溶接予定位置３、５、７、９に対してロボット部１１の姿勢を姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）に維持したままレーザの照射方向を照射部１２ｆにより変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる２個の溶接予定位置３、５を姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0053】

次に特定部３２は、ロボット部１１の姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置７、９に対して、姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）とは異なる姿勢１１ｇ（照射部１２ｇ）にロボット部１１を維持し、当該溶接予定位置７、９の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる１個の溶接予定位置７を姿勢１１ｇ（照射部１２ｇ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0054】

次に特定部３２は、ロボット部１１の姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）及び姿勢１１ｇ（照射部１２ｇ）に対応して特定した溶接可能位置に含めなかった溶接予定位置９に対して、姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）及び姿勢１１ｇ（照射部１２ｇ）とは異なる姿勢１１ｈ（照射部１２ｈ）にロボット部１１を維持し、当該溶接予定位置９の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる１個の溶接予定位置９を姿勢１１ｈ（照射部１２ｈ）に対応する溶接可能位置として特定する。

【0055】

以上の様にして、特定部３２は、溶接範囲組合せ候補３として、ロボット部１１の姿勢１１ｆ（照射部１２ｆ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置３、５と、ロボット部１１の姿勢１１ｇ（照射部１２ｇ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置７と、ロボット部１１の姿勢１１ｈ（照射部１２ｈ）に対応する溶接可能位置として溶接予定位置９を特定する。

【0056】

特定部３２は、上記の溶接範囲組合せ候補１、２、３の内から、４個の溶接予定位置３、５、７、９の全てを溶接するために必要となるロボット部１１の姿勢の数が最少となる溶接範囲組合せ候補１を選択し、最少の２の姿勢１１ａ（照射部１２ａ）、姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）に４個の溶接予定位置３、５、７、９を割り当ててそれぞれの姿勢１１ａ（照射部１２ａ）、姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）に対応する溶接可能位置として、姿勢１１ａ（照射部１２ａ）に溶接予定位置３、５を特定し、姿勢１１ｂ（照射部１２ｂ）に溶接予定位置７、９を特定する。

【0057】

次に図７を参照して、特定部３２が、ロボット部１１の姿勢を同一の姿勢に維持したまま照射部１２によりレーザの照射方向を変化させながらレーザを照射し、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる溶接予定位置を特定する方法について説明する。

【0058】

図７（ａ）に示す様に、例えば第１溶接部材１と第２溶接部材２とを３箇所の溶接予定位置（第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５、第３溶接予定位置７）においてレーザ溶接を施して、第１溶接部材１と第２溶接部材２とを接合する。

【0059】

第１溶接予定位置３における面直方向を第１面直方向４とする。第１溶接予定位置３にレーザを照射する際のレーザの入射角度の許容範囲を第１溶接許容方向４ａとする。図７において、２本の２点鎖線４ａに挟まれた範囲を第１溶接許容方向４ａとする。
第２溶接予定位置５における面直方向を第２面直方向６とする。第２溶接予定位置５にレーザを照射する際のレーザの入射角度の許容範囲を第２溶接許容方向６ａとする。図７において、２本の２点鎖線６ａに挟まれた範囲を第１溶接許容方向６ａとする。
第３溶接予定位置７における面直方向を第３面直方向８とする。第３溶接予定位置７にレーザを照射する際のレーザの入射角度の許容範囲を第３溶接許容方向８ａとする。図７において、２本の２点鎖線８ａに挟まれた範囲を第１溶接許容方向８ａとする。

【0060】

図７（ｂ）に示す第１溶接予定位置３、第２溶接予定位置５、及び第３溶接予定位置７が、照射部１２ｉの溶接可能範囲２４に内包された状態において、照射部１２ｉは第１溶接許容方向４ａと第３溶接許容方向８ａとが重畳する範囲内に位置する。

【0061】

図７（ｂ）に示す位置に照射部１２ｉを維持するロボット部１１の姿勢１１ｉにおいて、当該照射部１２ｉは第１溶接予定位置３及び第３溶接予定位置７にレーザの入射角度を許容範囲内にして照射することができ、第２溶接予定位置５にレーザの入射角度を許容範囲内にして入射することができない。

【0062】

従って、特定部３２は、３個の溶接予定位置３、５、７に対してロボット部１１の姿勢を姿勢１１ｉに維持したままレーザの照射方向を照射部１２ｉにより変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる２個の溶接予定位置３、７を姿勢１１ｉに対応する溶接可能位置として特定する。

【0063】

次に、図８を参照して、特定部３２が、溶接予定位置におけるレーザ溶接の可否を判定する方法について説明する。
ロボット部１１の動作を考慮した溶接範囲４２は、レーザ溶接装置１０がレーザ溶接を可能とする最大範囲であり、ロボット部１１の動作を考慮しない溶接範囲４１にロボット部１１の動作範囲を加味して導き出される。

【0064】

特定部３２は、第１溶接予定位置３の溶接の可否について、ロボット部１１の動作を考慮した溶接範囲４２に含まれるか否かで判断する。図８に示す第１溶接予定位置３はロボット部１１の動作を考慮した溶接範囲４２に含まれていないので、特定部３２は第１溶接予定位置３をレーザ溶接装置１０によってレーザ溶接することができないと判定する。

【0065】

出力部３３は、ロボット部１１の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定部３２により特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する。
出力部３３は、ロボット部１１の他の姿勢に関する姿勢情報、及び特定部３２により特定された他の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する。

【0066】

姿勢情報は、多関節ロボットの関節の回動角度に関する回動角度情報を含む。
出力部３３は、ロボット部１１の姿勢をロボット部１１が備える関節部の回動角度によって表してもよい。
出力部３３は、ロボット部１１の姿勢に関する情報、及び当該姿勢により溶接可能な溶接可能位置の位置情報及び方向情報について、教示支援装置２０に内蔵されるモニタなどの表示装置、又は教示支援装置２０の外部装置として接続される表示装置に表示してもよい。
出力部３３は、ロボット部１１の姿勢に関する情報、及び当該姿勢により溶接可能な溶接可能位置の位置情報及び方向情報について、数値のみを表示装置に表示してもよいし、ロボット部１１の姿勢をグラフィック映像にして表してもよい。

【0067】

図９を参照して、教示支援装置２０の実施例について説明する。図９は本実施形態に係る教示支援装置２０の実施例について説明するための図である。
図９に示す様に、第１溶接部材４８と第２溶接部材４９とは鋼板を機械加工、例えば曲げ加工によりフランジ部などを形成し断面二次モーメントを大きくして曲げ剛性を向上させた部材であり、６箇所の溶接予定位置により第１溶接部材４８と第２溶接部材４９とを接合する。

【0068】

第１溶接予定位置５０、第２溶接予定位置５１、第３溶接予定位置５２、第４溶接予定位置５３、第５溶接予定位置５４、及び第６溶接予定位置５５は、それぞれ同一平面上に無く面直方向が異なる。

【0069】

図９（ａ）に示す溶接範囲組合せ候補１として、教示支援装置２０は、第１溶接予定位置５０と第２溶接予定位置５１とをロボット部１１の１つ目の姿勢でレーザ溶接を行う組合せとし、第３溶接予定位置５２、第４溶接予定位置５３、第５溶接予定位置５４、及び第６溶接予定位置５５をロボット部１１の２つ目の姿勢でレーザ溶接を行う組合せとして特定した。

【0070】

図９（ｂ）に示す溶接範囲組合せ候補２として、教示支援装置２０は、第１溶接予定位置５０と第２溶接予定位置５１とをロボット部１１の１つ目の姿勢でレーザ溶接を行う組合せとし、第３溶接予定位置５２と第４溶接予定位置５３とをロボット部１１の２つ目の姿勢でレーザ溶接を行う組合せとし、第５溶接予定位置５４と第６溶接予定位置５５とをロボット部１１の３つ目の姿勢でレーザ溶接を行う組合せとして特定した。

【0071】

溶接範囲組合せ候補１（図９（ａ）参照）と溶接範囲組合せ候補２（図９（ｂ）参照）とを比較して、ロボット部１１の姿勢の数が最少となるのは溶接範囲組合せ候補１の２個であり、溶接範囲組合せ候補１が最適な溶接範囲の組合せとなる。ただし、溶接範囲組合せ候補１のロボット部１１の姿勢において、障害物等の外的要因によりロボット部１１が当該姿勢をとることができない場合は溶接範囲組合せ候補２を溶接範囲の組合せとして選択してもよい。

【0072】

次に図１０を参照して、本発明の一実施形態に係る教示支援プログラムについて、教示支援方法とともに説明する。図１０は本実施形態に係る教示支援プログラムのフローチャートである。教示支援方法は、教示支援プログラムに基づいて、教示支援装置２０のＣＰＵ２０ｅにより実行される。

【0073】

教示支援プログラムは、教示支援装置２０のＣＰＵ２０ｅに対して、第１受付機能、第２受付機能、特定機能、及び出力機能などの各種機能を実現させる。これらの機能は図１０に示される順に実行されるが、適宜、順番を入れ替えて実行することもできる。なお、各機能は前述の教示支援装置２０の各種機能部の説明と重複するため、その詳細な説明は省略する。

【0074】

第１受付機能は、複数の溶接予定位置の位置情報と、当該溶接予定位置における面直方向の方向情報とを示す溶接予定情報を受け付ける（Ｓ３０：第１受付ステップ）。

【0075】

第２受付機能は、ロボット部１１に関するロボット情報を受け付ける（Ｓ３１：第２受付ステップ）。

【0076】

特定機能は、溶接予定情報及びロボット情報に基づいて、複数の溶接予定位置に対してロボット部１１の姿勢を同一の姿勢に維持したままレーザの照射方向を照射部１２により変化させながら照射する際に、溶接予定位置に対して当該溶接予定位置の面直方向から所定角度範囲内でレーザを照射できる複数の溶接予定位置を同一の姿勢に対応する溶接可能位置として特定する（Ｓ３２：特定ステップ）。

【0077】

出力機能は、ロボット部１１の同一の姿勢に関する姿勢情報、及び特定ステップにより特定された同一の姿勢に対応する溶接可能位置の位置情報及び方向情報を出力する（Ｓ３３：出力ステップ）。

【0078】

上記した本実施形態に係る教示支援装置２０によれば、同一平面上に無く面直方向が異なる複数の溶接予定位置に対して、レーザ溶接装置１０のロボット部１１の姿勢を適切に教示するために、最少の姿勢でもって全ての溶接予定位置にレーザ溶接を行う動作の教示を支援することができる。

【0079】

なお、本発明は上記した実施形態に係る教示支援装置２０、教示支援方法、及び教示支援プログラムに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、若しくは応用例により実施可能である。

【符号の説明】

【0080】

１ 第１溶接部材
２ 第２溶接部材
３ 第１溶接予定位置
４ 第１面直方向
４ａ 第１溶接許容方向
５ 第２溶接予定位置
６ 第２面直方向
６ａ 第２溶接許容方向
７ 第３溶接予定位置
８ 第３面直方向
８ａ 第３溶接許容方向
９ 第４溶接予定位置
１０ レーザ溶接装置
１１ ロボット部
１１ａ 姿勢
１１ｂ 姿勢
１１ｃ 姿勢
１１ｄ 姿勢
１１ｅ 姿勢
１１ｆ 姿勢
１１ｇ 姿勢
１１ｈ 姿勢
１１ｉ 姿勢
１２ 照射部
１２ａ 照射部
１２ｂ 照射部
１２ｃ 照射部
１２ｄ 照射部
１２ｅ 照射部
１２ｆ 照射部
１２ｇ 照射部
１２ｈ 照射部
１２ｉ 照射部
１３ 第１アーム
１４ 第２アーム
１５ 第３アーム
１６ 第１関節
１７ 第２関節
１８ ベース部
１９ レーザの照射方向
２０ 教示支援装置
２０ａ 通信インターフェース
２０ｂ ＲＯＭ（Read Only Memory）
２０ｃ ＲＡＭ（Random Access Memory）
２０ｄ 記憶部
２０ｅ ＣＰＵ（Central Processing Unit）
２０ｆ 入出力インターフェース
２０ｇ 入力装置
２０ｈ 出力装置
２１ ネットワーク
２２ 溶接予定位置
２３ 面直方向
２４ 溶接可能範囲
２５ 許容角度
２６ 溶接許容方向
３０ 第１受付部
３１ 第２受付部
３２ 特定部
３３ 出力部
４１ ロボット部の動作を考慮しない溶接範囲
４２ ロボット部の動作を考慮した溶接範囲
４８ 第１溶接部材
４９ 第２溶接部材
５０ 第１溶接予定位置
５１ 第２溶接予定位置
５２ 第３溶接予定位置
５３ 第４溶接予定位置
５４ 第５溶接予定位置
５５ 第６溶接予定位置
５６ 第１組合せ
５７ 第２組合せ
５８ 第１組合せ
５９ 第２組合せ
６０ 第３組合せ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】