7407385 溶接ティーチング装置および溶接ティーチングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-21

(45)【発行日】2024-01-04

(54)【発明の名称】溶接ティーチング装置および溶接ティーチングシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20231222BHJP

   B23K 9/127 20060101ALI20231222BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 A

B23K9/127 509C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023028555

(22)【出願日】2023-02-27

【審査請求日】2023-07-26

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100138771

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 将明

(72)【発明者】

【氏名】大石 幸夫

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０５５３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１９５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４６４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／２２

Ｂ２３Ｋ ９／１２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状のトーチを備える溶接ロボットの溶接中の動作を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置と直接あるいは間接的に接続可能な溶接ティーチング装置であって、
操作者により把持される棒状の把持部と、
前記把持部の一端側に配置され、前記溶接ティーチング装置の周囲に配置される複数の投光器から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部と、
前記受光部を覆うように配置され、前記複数の投光器から投光される前記赤外光の強度を減衰するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタと、を備え、
ｍ＝ｎのとき、前記受光部と前記フィルタとは１対１で対応して配置され、
ｍ＜ｎのとき、前記フィルタのうち少なくとも１つが複数の前記受光部を覆うように配置される、
溶接ティーチング装置。

【請求項2】

前記把持部の前記一端側に、前記トーチと同一形状を有するアタッチメントが固定され、
前記受光部および前記フィルタは、前記アタッチメントと接触せずに配置される、
請求項１に記載の溶接ティーチング装置。

【請求項3】

前記受光部および前記フィルタは、前記トーチの前記動作のティーチング中、前記操作者により把持されずに露出する、
請求項１または２に記載の溶接ティーチング装置。

【請求項4】

前記受光部および前記フィルタは、それぞれ複数設けられ、前記一端側において離間して配置される、
請求項１に記載の溶接ティーチング装置。

【請求項5】

棒状のトーチを備える溶接ロボットの溶接中の動作を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置と、
前記溶接プログラム作成装置との間で直接あるいは間接的に接続可能な溶接ティーチング装置と、を備え、
前記溶接ティーチング装置は、
操作者により把持される棒状の把持部と、
前記把持部の一端側に配置され、前記溶接ティーチング装置の周囲に配置される複数の投光器から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部と、
前記受光部を覆うように配置され、前記複数の投光器から投光される前記赤外光の強度を減衰するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタと、を備え、
ｍ＝ｎのとき、前記受光部と前記フィルタとは１対１で対応して配置され、
ｍ＜ｎのとき、前記フィルタのうち少なくとも１つが複数の前記受光部を覆うように配置される、
溶接ティーチングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶接ティーチング装置および溶接ティーチングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、赤外線を検出して撮像する赤外線撮像装置が開示されている。この赤外線撮像装置は、対物レンズと、赤外線検出素子と、赤外線吸収特性を有するガスが収容されたガスタンクと、ガスタンク内のガスの排出を行うポンプと、対物レンズと赤外線検出素子の間の光路上に配置され、ガスタンクから排出されたガスが封入される気密化された封入空間を有したガス封入フィルタと、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２３２５８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、周囲に金属等の反射物が多く発生する環境下においても誤動作を抑制し、正確なティーチング操作を実現する溶接ティーチング装置、溶接ティーチング方法および溶接ティーチング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】

本開示は、棒状のトーチを備える溶接ロボットの溶接中の動作を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置と直接あるいは間接的に接続可能な溶接ティーチング装置であって、操作者により把持される棒状の把持部と、前記把持部の一端側に配置され、前記溶接ティーチング装置の周囲に配置される複数の投光器から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部と、前記受光部を覆うように配置され、前記赤外光の一部を透過して受光可能な特性を有するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタと、を備え、ｍ＝ｎのとき、前記受光部と前記フィルタとは１対１で対応して配置され、ｍ＜ｎのとき、前記フィルタのうち少なくとも１つが複数の前記受光部を覆うように配置される、溶接ティーチング装置を提供する。

【0006】

また、本開示は、棒状のトーチを備える溶接ロボットの溶接中の動作を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置と、前記溶接プログラム作成装置との間で直接あるいは間接的に接続可能な溶接ティーチング装置と、を備え、前記溶接ティーチング装置は、操作者により把持される棒状の把持部と、前記把持部の一端側に配置され、前記溶接ティーチング装置の周囲に配置される複数の投光器から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部と、前記受光部を覆うように配置され、前記赤外光の一部を透過して受光可能な特性を有するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタと、を備え、ｍ＝ｎのとき、前記受光部と前記フィルタとは１対１で対応して配置され、ｍ＜ｎのとき、前記フィルタのうち少なくとも１つが複数の前記受光部を覆うように配置される、溶接ティーチングシステムを提供する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、周囲に金属等の反射物が多く発生する環境下においても誤動作を抑制でき、正確なティーチング操作を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】溶接ロボットシステムの一例を示すシステム構成図

【図2】溶接ティーチングシステムと溶接ロボットシステムとの連携例を示すシステム構成図

【図3】複数の溶接教示点による教示経路上の溶接トーチの位置例を示す図

【図4】複数の溶接教示点による教示経路上の溶接トーチの他の位置例を示す図

【図5】本実施の形態に係るコントローラの構成に至る経緯例を概念的に示す図

【図6】本実施の形態に係るコントローラを把持部の長手方向に沿って見た第１外観例を示す図

【図7】本実施の形態に係るコントローラをアタッチメント取付面の表面側から見た第２外観例を示す図

【図8】本実施の形態に係るコントローラをアタッチメント取付面の背面側から見た第３外観例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

（本開示に至る経緯）
溶接ロボットにより先端側の溶接トーチの動きを制御し金属等の実ワークに対して溶接を施す溶接ロボットシステムが普及している。従来、実ワークに対する溶接トーチの動きを溶接ロボットに教え込む、つまり、そのような動き情報を入力するティーチング（教示）作業には特別なスキル（つまり、熟練技能）が必要で時間がかかることが知られている。

【0010】

一方で、ティーチング作業の一例として、昨今溶接ロボットの溶接トーチをＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）機器に見立て、実ワークに対する溶接トーチの動きをＶＲ機器の位置情報によって教え込むオフラインティーチングが登場している。このオフラインティーチングでは、オフラインティーチング用のコンピュータアプリケーション（以下、単に「アプリケーション」と称する場合がある）において仮想的に構築された仮想空間内に溶接ロボットを仮想的に配置し、作業者はＶＲ機器（コントローラ）を把持して溶接過程における溶接トーチの動きをなぞる直感的操作を行う。これにより、オフラインティーチングにおいて、実ワークに対する溶接過程における溶接トーチの動き（言い換えると、溶接トーチの移動経路）が入力（つまりティーチング）されて保存される。したがって、特別なスキルの無い作業者にとっても、ティーチングに要する時間の短縮が可能となることが期待されている。

【0011】

オフラインティーチングでは、コントローラは自機の位置を正確に認識するために、コントローラの周囲から投光される赤外光を受光する必要がある。しかし、周囲に存在している自然光あるいは反射光等の外乱光の影響により、コントローラが赤外光を適切に受光できず、コントローラの操作時に誤動作が発生する。つまり、コントローラが自機の位置を正確に認識することができないという課題がある。このような課題が存在するため、ＶＲ機器をコントローラとして使用する際、操作者（作業者）の周囲を黒地の専用ブースで覆うという大掛かりな対策がとられていた。

【0012】

ここで、ＶＲ機器を用いてゲームを行う環境下では、上述した専用ブースに加えて非反射材等を用いて赤外光の受光を低減する対策を行うことが可能である。しかしながら、ＶＲ機器（コントローラ）を用いて溶接ロボットの溶接トーチの動きを教え込むオフラインティーチングを行う際、実際の溶接現場（工場）においては金属等の反射物が実ワークとして使用されることが多いため、周囲環境に影響されないコントローラの誤動作抑制対策が必要と考えられている。

【0013】

そこで、以下の実施の形態では、周囲に金属等の反射物が多く発生する環境下においても誤動作を抑制し、正確なティーチング操作を実現する溶接ティーチング装置および溶接ティーチングシステムの例を詳述する。

【0014】

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る溶接ティーチング装置および溶接ティーチングシステムを具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

【0015】

１．溶接ロボットシステム１００のシステム概要
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る溶接ロボットシステム１００のシステム概要について説明する。図１は、溶接ロボットシステム１００の一例を示すシステム構成図である。溶接ロボットシステム１００は、溶接ロボット１と、溶接ロボット１が備えるトーチ２と、ロボット制御装置３と、を備える。溶接ロボットシステム１００は、溶接ロボット１の溶接中のトーチ２の挙動を溶接開始前に予め教示（言い換えると、入力）するためのティーチペンダント４をさらに備えてよい。溶接ロボットシステム１００は、ロボット制御装置３に対する各種の操作を入力するための操作ボックス５をさらに備えてよい。

【0016】

溶接ロボット１は、ワーク（例えば赤外光を反射する特性を有する金属）に対して溶接を行うロボットである。溶接の種別（例えば融合、圧接、ろう接）はここでは限定しない。溶接ロボット１は、多関節（例えば５軸あるいは６軸）のロボットアーム１１を備えてよい。ロボットアーム１１の先端部には、エンドエフェクタ１２が接続される。エンドエフェクタ１２は、典型的には１本以上のフィンガを有するロボットハンドであるが、指を持たないエンドエフェクタであってもよい。

【0017】

ロボットアーム１１上や、ロボットアーム１１とエンドエフェクタ１２との接続部分近傍等に、カメラ等の撮像手段が設けられてよい。ロボットアーム１１の３次元上の動きは、ロボットアーム１１に接続されたロボット制御装置３によって制御される。ロボットアーム１１やエンドエフェクタ１２の動きは、カメラ等の撮像手段によって撮像された画像に基づいて制御されてよい。

【0018】

トーチ２は、例えばアーク溶接等の溶接において、ワーク（上述参照）に対して溶接を行う際に用いられる。ガス溶接やレーザー溶接等の溶接の種類や、溶接の種類に応じたトーチの種類については、ここでは限定しない。

【0019】

ロボット制御装置３は、ケーブルを介して溶接ロボット１に接続され、溶接ロボット１の挙動を制御する。ロボット制御装置３は、操作者がティーチペンダント４を操作することにより、溶接ロボット１の挙動を制御してよい。ロボット制御装置３は、操作者が操作ボックス５を操作することにより、溶接ロボット１の挙動を制御してよい。ロボット制御装置３は、溶接ロボット１の挙動を規定するための制御プログラム（つまり、溶接ロボット制御プログラム）に基づいて、溶接ロボット１の挙動を制御してよい。

【0020】

ティーチペンダント４は、操作者がティーチペンダント４を操作して、溶接ロボット１のトーチ２の挙動への教示を行うユーザインタフェースとしての役割を有する入力装置である。ティーチペンダント４として、従来技術のティーチペンダントが用いられてよく、ここでは限定しない。操作ボックス５は、操作者がロボット制御装置３を制御するスイッチやボタン等を備える入力装置である。操作ボックス５も、従来技術のものが用いられてよく、ここでは限定しない。

【0021】

２．溶接システム３００のシステム概要
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る溶接システム３００のシステム概要について説明する。図２は、溶接ティーチングシステム２００と溶接ロボットシステム１００との連携例を示すシステム構成図である。図２中において、図１で示した要素と同一のものには同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

【0022】

溶接システム３００は、図１を参照して説明した溶接ロボットシステム１００と、溶接ティーチングシステム２００と、を備える。溶接ティーチングシステム２００は、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤと、コントローラＣＴＲと、１台以上（例えば２台）のベースステーションＩＲと、溶接プログラム作成装置Ｔと、を備えている。

【0023】

コントローラＣＴＲは、機械装置のモーション制御に用いられる機器である。本実施の形態では、コントローラＣＴＲは、図１に示されたトーチ２のモーション制御（つまり、溶接ロボット１による溶接中においてトーチ２のワークに対する挙動を教示する処理）に用いられる。

【0024】

コントローラＣＴＲは、詳細は後述するが（図６から図８参照）、操作者が把持可能な外形形状を有している。本実施の形態では、操作者は、コントローラＣＴＲを、溶接ロボットシステム１００の溶接ロボット１が備えるトーチ２に見立てて把持する。操作者がコントローラＣＴＲを把持しながら溶接ロボット１のトーチ２が通過する溶接教示点（図３および図４参照）を直感的に指定できるように、コントローラＣＴＲは、トーチ２と同一形状の先端部を有してよい。コントローラＣＴＲは、各種のボタンやスイッチ、レバー等のユーザインタフェースとして機能する入力部を備えている（図６参照）。操作者は、トーチ２の先端に対応するコントローラＣＴＲの先端を、溶接対象物であるワーク（図示省略）に実際に当接させた状態で、上述のボタンを押下する等して、溶接教示点（図３および図４参照）の位置情報（言い換えると、３次元の座標情報）をコントローラＣＴＲに記憶させる。

【0025】

コントローラＣＴＲは、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤとの間でデータの入出力が可能となるように接続される。なお、コントローラＣＴＲとヘッドマウントディスプレイＨＭＤとの間のデータ通信は無線を介して行われてもよく、有線を介して行われてもよい。さらに、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤは、溶接ティーチングシステム２００の構成として省略されてもよい。この場合、コントローラＣＴＲは、溶接プログラム作成装置Ｔとの間で、直接に無線接続した上でデータ信号等の無線通信を行う。

【0026】

コントローラＣＴＲは、操作者が指定した溶接教示点の位置情報と後述の姿勢情報とを、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤ経由で溶接プログラム作成装置Ｔに送信してよい。溶接教示点には、ワークに対する溶接の溶接開始点Ｗ１（図３および図４参照）および溶接終了点Ｗ２（図３および図４参照）が含まれてよい。なお、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤが用いられない場合、コントローラＣＴＲは、溶接教示点の位置情報と後述の姿勢情報とを、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤを介さずに溶接プログラム作成装置Ｔに直接送信してよい。

【0027】

姿勢情報は、溶接開始点Ｗ１（図３および図４参照）と溶接終了点Ｗ２（図３および図４参照）とを結ぶ溶接線上の溶接教示点での、溶接ロボット１が備えるトーチ２の溶接線に対する姿勢を特定可能な情報である。例えば、溶接教示点に先端を向けたコントローラＣＴＲの姿勢を示す情報であるコントローラ姿勢情報は、姿勢情報の一例である。コントローラＣＴＲをトーチ２に見立ててティーチングに用いる場合、３次元空間上のコントローラＣＴＲの先端の向きと、トーチ２の先端の３次元空間上の向きとが一致するように、ロボット制御装置３が溶接ロボット１を制御する。そのため、溶接プログラム作成装置Ｔは、コントローラ姿勢情報に基づいて、トーチ２の溶接線に対する姿勢を特定可能である。溶接プログラム作成装置Ｔは、溶接教示点に向けたコントローラＣＴＲの姿勢を示すコントローラ姿勢情報を、姿勢情報として取得してよい。

【0028】

なお、操作者は、コントローラＣＴＲではなく、トーチ２そのものを用いて溶接教示点を指定することもできる。この場合、ティーチペンダント４等からの操作入力に応じて変動するトーチ２の姿勢を示す情報を、例えばロボット制御装置３が取得可能である。溶接プログラム作成装置Ｔは、トーチ２の姿勢を示す情報を姿勢情報としてロボット制御装置３から取得してよい。なお、溶接プログラム作成装置Ｔは、上述の位置情報もロボット制御装置３から取得してよい。

【0029】

ヘッドマウントディスプレイＨＭＤは、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤを装着した者（以下、装着者）にＶＲ画像を表示することができる。装着者は、上述の操作者とは異なる人物であってもよいし、同一の人物であってもよい。ヘッドマウントディスプレイＨＭＤは、溶接プログラム作成装置Ｔとの間でデータの入出力が可能となるように接続される。例えば、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤと溶接プログラム作成装置Ｔとは、ディスプレイケーブルやＵＳＢケーブル等によって接続されてよい。ただし、接続の態様はこれには限られず、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤと溶接プログラム作成装置Ｔとが相互に無線通信を行ってもよい。

【0030】

ここで、本実施の形態においては、コントローラＣＴＲと溶接プログラム作成装置Ｔとの間のデータ交換を中継する為の機器として、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤが用いられている。しかし、溶接ティーチングシステム２００では、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤを備えずに、コントローラＣＴＲと溶接プログラム作成装置Ｔとの間のデータ通信が直接行われてもよい。

【0031】

ベースステーションＩＲは、溶接プログラム作成装置ＴがコントローラＣＴＲの位置情報および姿勢情報を取得するために用いられる。本実施の形態に係る溶接ティーチングシステム２００は、２台のベースステーションＩＲを備えている。ベースステーションＩＲは、溶接プログラム作成装置Ｔとの間でデータ信号の入出力が可能となるように接続されてよい。２台のベースステーションＩＲのそれぞれは、コントローラＣＴＲへ向けて赤外線レーザー（赤外光の一例）を照射する。例えば、それぞれのベースステーションＩＲは、同期してフラッシュを点灯させ、次に、下から上に赤外線レーザーを照射し、次に、フラッシュを点灯させ、次に、左から右に赤外線レーザーを照射する。それぞれのベースステーションＩＲは、上記の４種類の処理を繰り返し行う。一方、コントローラＣＴＲは、受光部（後述参照）を備える。コントローラＣＴＲは、受光部によってベースステーションＩＲから受光した光の到達時間や角度情報等に基づいて、溶接教示点の位置情報（言い換えると、操作者によりコントローラＣＴＲのボタンが押下された時のコントローラＣＴＲの先端部（後述するアタッチメントＡｔｔ１参照）の位置情報等）およびコントローラ姿勢情報を算出する。なお、コントローラＣＴＲの代わりに、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤや溶接プログラム作成装置Ｔが、コントローラＣＴＲから送られたデータ信号に基づいて、溶接教示点の位置情報（上述参照）およびコントローラ姿勢情報を算出してもよい。

【0032】

溶接教示点の位置情報およびコントローラ姿勢情報の取得方法は、上述の例には限られない。例えばベースステーションＩＲが構造光の投影機能と赤外線カメラの機能とを備え、コントローラＣＴＲに投影された構造光を赤外線カメラで撮像して、撮像された画像を画像処理すれば、溶接プログラム作成装置Ｔが上述の位置情報およびコントローラ姿勢情報を取得できる。また、複数台のベースステーションＩＲの代わりに複数台のカメラを設け、ワークとコントローラＣＴＲとをカメラが撮像し、撮像画像に含まれる特徴点等に基づいて上述の位置情報およびコントローラ姿勢情報を算出してもよい。溶接プログラム作成装置Ｔは、これら以外の方式で、上述の位置情報およびコントローラ姿勢情報を取得してもよい。

【0033】

溶接プログラム作成装置Ｔは、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤ、ベースステーションＩＲ、およびロボット制御装置３との間でデータ信号の入出力が可能となるように接続される。ヘッドマウントディスプレイＨＭＤが用いられない場合、溶接プログラム作成装置Ｔは、コントローラＣＴＲとの間でデータ信号の入出力が可能となるように接続されてもよい。溶接プログラム作成装置Ｔと他の機器との接続は、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブルにより行われてよく、その他の接続ケーブルやあるいは無線を介して接続されてもよい。溶接プログラム作成装置Ｔは、例えばゲーミングＰＣ等であってよいが、これには限られない。

【0034】

溶接プログラム作成装置Ｔは、処理部１０１と、記憶部１０２と、入力部１０３と、表示部１０４を備えてよい。溶接プログラム作成装置Ｔは、それ以外の構成要素を備えてもよい。

【0035】

処理部１０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、あるいはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いて構成される。処理部１０１は、溶接プログラム作成装置Ｔの各部の動作を全体的に統括するための制御処理、溶接プログラム作成装置Ｔの各部との間のデータもしくは情報の入出力処理、データの計算処理、およびデータもしくは情報の記憶処理を行う。

【0036】

記憶部１０２は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んでいてよく、処理部１０１によって実行される各種プログラム（ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、アプリケーションソフト等）や各種データを格納している。記憶部１０２は、溶接ロボット１による溶接開始から溶接終了までの挙動を規定するための制御プログラムを作成するプログラム（以下、「溶接プログラム」と称する場合がある）を格納していてよい。この溶接プログラム１０２１は、処理部１０１によって実行されてよい。

【0037】

入力部１０３は、トラックパッドやキーボードやマウス等を含んでいてよく、操作者との間のヒューマンインターフェースとしての機能を有し、操作者の操作を入力する。言い換えると、入力部１０３は、処理部１０１により実行される各種の処理における、入力または指示に用いられる。

【0038】

表示部１０４は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示用デバイスを用いて構成されてよい。表示部１０４は、例えば処理部１０１が溶接プログラム１０２１と、上述の溶接教示点の位置情報およびコントローラ姿勢情報とに基づいて、どのような溶接プログラムを作成するかを表示してよい。

【0039】

３．溶接教示点の概要
次に、図３および図４を参照して、コンピュータ上の仮想空間における複数の溶接教示点により構成される教示経路の入力（ティーチング）について説明する。図３は、複数の溶接教示点による教示経路上の溶接トーチの位置例を示す図である。図４は、複数の溶接教示点による教示経路上の溶接トーチの他の位置例を示す図である。図３および図４の説明において、重複する要素には同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略する。

【0040】

図３および図４のそれぞれは、溶接ロボット１のトーチ２がワークへの溶接過程において移動する経路を教示するための教示経路ＴＣＰＨ１に対応する表示部１０４での表示例である。図３および図４のそれぞれの表示例は、溶接プログラム作成装置Ｔの処理部１０１が溶接プログラム１０２１を実行する際に、表示部１０４に表示されるアプリケーション画面の画像に相当する。ただし、これらの画像が、ヘッドマウントディスプレイＨＭＤや、それ以外の機器が備える画面に表示されてもよい。操作者は、表示部１０４等に表示された画像を見ながら、コントローラＣＴＲを操作して、溶接ロボット１に対するティーチングを行う。

【0041】

本実施の形態において、表示部１０４等に表示されたウィンドウＷは、第１ペインＰＡ１、第２ペインＰＡ２および第３ペインＰＡ３の３つのペインに分割されている。ただし、ウィンドウＷのペイン分割はあくまで一例であり、他の表示態様が採用されてもよい。

【0042】

第１ペインＰＡ１には、トーチ２を備えた溶接ロボット１の仮想モデルが表示される。ここでいう仮想モデルとは、実際の溶接ロボット１を仮想空間上に配置したモデルをアプリケーション画面であるウィンドウＷで示したものである。第１ペインＰＡ１には、溶接ロボット１が備えたトーチ２の動作軌跡（つまり、教示経路ＴＣＰＨ１）が併せて表示されてよい。第１ペインＰＡ１に図示されているｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、互いに直交した座標軸である。本例においては、トーチ２の向きがｘ軸の方向と一致している。

【0043】

第２ペインＰＡ２には、トーチ２の動作軌跡（つまり、教示経路ＴＣＰＨ１）を構成する１つ以上の溶接教示点に係る各種の情報が表示されている。具体的には、
（１）トーチ２を移動させる移動コマンドの種類（ＭＯＶＥＬ、ＭＯＶＥＰ等）
（２）溶接教示点の識別子（Ｐ００１等）
（３）トーチ２の移動速度
が示されている。なお、図３では溶接教示点Ｐ０に対応する各種の情報が示され、図４では溶接教示点Ｐ１に対応する各種の情報が示されている。

【0044】

第３ペインＰＡ３には、第２ペインＰＡ２で選択されている１つの溶接教示点に対応する１つ以上の制御パラメータの値が表示されている。具体的には、
（１）溶接（ＯＮなら溶接を行う、ＯＦＦなら溶接を行わない）
（２）トーチ２の移動スピード（ＡＵＴＯなら溶接プログラムがトーチ２の移動スピードを自動設定。数値指定ならその数値に従ったトーチ２の移動スピードを設定）
（３）トーチ姿勢固定（ＯＮなら姿勢固定モード、ＯＦＦなら姿勢非固定モード、ＡＵＴＯならＯＮまたはＯＦＦが自動設定される）

【0045】

ここで、教示経路ＴＣＰＨ１は、溶接教示点Ｐ０→溶接教示点Ｐ１→溶接教示点Ｐ２→溶接教示点（溶接開始点Ｗ１）→溶接教示点（溶接終了点Ｗ２）→溶接教示点Ｐ３→溶接教示点Ｐ４→溶接教示点Ｐ０に至る経路である。つまり、教示経路ＴＣＰＨ１を構成する各種の溶接教示点およびその位置情報は、操作者が棒状のトーチ２（図１参照）に見立てられたアタッチメントＡｔｔ１が取り付けられたコントローラＣＴＲを動かすことにより教示（入力）されてコントローラＣＴＲにおいて保持される。その後、各種の溶接教示点およびその位置情報のデータ信号が、コントローラＣＴＲから溶接プログラム作成装置Ｔに直接、あるいはヘッドマウントディスプレイＨＭＤを介して溶接プログラム作成装置Ｔに間接的に送信される。

【0046】

図３では、トーチ２の先端が第１番目となる溶接教示点Ｐ０を指している状態を示す。溶接教示点Ｐ０は、例えば溶接ロボット１が待機姿勢にある場合のトーチ２の先端位置に相当する。溶接ロボット１の待機姿勢は、溶接ロボット１が溶接を始める際の初期位置にある場合の姿勢である。

【0047】

図４では、トーチ２の先端が第２番目となる溶接教示点Ｐ１を指している状態を示す。溶接教示点Ｐ１は、いわゆる空走点である。空走とは、トーチ２がワークに対して溶接を行わずに移動することである。つまり、溶接教示点Ｐ１は、例えば周囲の障害物等の有無に鑑みて、トーチ２がワークに対して溶接を開始するための位置（より具体的には、溶接開始点Ｗ１）に移動する前に通過する位置となる。

【0048】

４．本実施の形態に係るコントローラＣＴＲに至る経緯
次に、図５を参照して、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲの構成に至る経緯について説明する。図５は、本実施の形態に係るコントローラの構成に至る経緯例を概念的に示す図である。

【0049】

（１）誤動作発生状態
従来のコントローラＣＴＲｚを用いてオフラインティーチングにおいて、金属等の光沢ある反射物が溶接対象となるワークＷｋとして配置されている場合、例えばベースステーションＩＲから投光される赤外光ＩＲ１がワークＷｋで反射する。この反射光ＩＲ１ｒ１が、コントローラＣＴＲｚが備える受光部（つまり、ベースステーションＩＲからの直接光である赤外光ＩＲ１、あるいは反射光ＩＲ１ｒ１を受光するセンサ）において減衰することなく受光される。したがって、コントローラＣＴＲｚは、自機の位置を正しく計算することができない。つまり、オフラインティーチングにおいて、コントローラＣＴＲｚの正しい位置情報が得られず、誤動作が発生する状態となる。

【0050】

（２）考えられ得る環境対策
（１）で説明した誤動作が発生する事態に対する対策として、考えられ得る環境対策があり得る。具体的には、ワークＷｋの周囲を黒地ＢＬＫの物質で覆うことにより、ベースステーションＩＲからの直接光である赤外光ＩＲ１を黒地ＢＬＫで反射させ、その反射光ＩＲ１ｒ２の強度を減衰させてコントローラＣＴＲｚで受光させるという方法である。しかしながら、溶接現場において、ワークＷｋの周囲を黒地ＢＬＫの物質で覆うことは現実的に困難である。

【0051】

（３）実施の形態
そこで、（１）および（２）を踏まえて、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲの筐体の一部分に、赤外光の減衰用のフィルタＦＬＴ（つまり、入射した赤外光の一部の成分のみ透過させる特性を有するフィルタＦＬＴ）が直接的に貼り付けられる。図５では、図５が概念的に説明した図面であるため、フィルタＦＬＴがコントローラＣＴＲから離間して配置されているように示されているが、フィルタＦＬＴはコントローラＣＴＲに貼り付けられている。

【0052】

具体的には、（２）のようにワークＷｋに黒地ＢＬＫの物質を覆うことはせず、ベースステーションＩＲからの赤外光ＩＲ１のワークＷｋ表面での反射光ＩＲ１ｒ３をフィルタＦＬＴに入射させる。これにより、フィルタＦＬＴで反射光ＩＲ１ｒ３が減衰し、減衰後の減衰反射光ＩＲ１ｒ３ｗがコントローラＣＴＲが備える受光部（上述参照）に入射する。しかし、コントローラＣＴＲが備える受光部（上述参照）に入射した減衰反射光ＩＲ１ｒ３ｗは、直接光である赤外光ＩＲ１に比べてかなり強度が減衰している。したがって、コントローラＣＴＲは、減衰反射光ＩＲ１ｒ３ｗが受光部（上述参照）に入射したとしても、その減衰反射光ＩＲ１ｒ３ｗの強度がコントローラＣＴＲが予め保有している所定の閾値未満となるため、減衰反射光ＩＲ１ｒ３ｗを受光したと認識しない。ここでいう所定の閾値とは、コントローラＣＴＲが赤外光を受光したと認識する時の赤外光の強度を示す。つまり、コントローラＣＴＲは、所定の閾値以上となる強度の赤外光（例えばベースステーションＩＲからの直接光である赤外光ＩＲ１）を受光部（上述参照）で入射した時に限り、その赤外光を受光したと認識することができる。これにより、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲは、ＶＲ機器としての本来の性能（つまり、ベースステーションＩＲからの赤外光ＩＲ１の受光に基づく自機の位置情報の計算を実行できること）を満たし、誤動作の発生を抑制することができる。

【0053】

５．本実施の形態に係るコントローラＣＴＲの受光部およびフィルタの配置
次に、図６から図８を参照して、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲの受光部およびフィルタの配置について説明する。図６は、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲを把持部３１の長手方向に沿って見た第１外観例を示す図である。図７は、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲをアタッチメント取付部ＩＮ１の表面側から見た第２外観例を示す図である。図８は、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲをアタッチメント取付部ＩＮ１の背面側から見た第３外観例を示す図である。図６から図８のそれぞれの説明において、重複する要素には同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略する。

【0054】

図６に示すように、コントローラＣＴＲは、長手方向Ｋに沿った把持部３１と、把持部３１の一端側に配置されたアタッチメント取付部ＩＮ１とを備える。つまり、把持部３１とアタッチメント取付部ＩＮ１とが構造的に連結してコントローラＣＴＲの筐体として形成されている。

【0055】

把持部３１は、棒状に形成され、各種のボタンあるいはスイッチが設けられている。把持部３１は、操作者がコントローラＣＴＲを用いてオフラインティーチングする際に、操作者の手によって把持される。

【0056】

アタッチメント取付部ＩＮ１は、把持部３１と連結され、例えば棒状のトーチ２の形状とほぼ同一形状を有するアタッチメントＡｔｔ１（例えば棒状のアタッチメントＡｔｔ１）を固定する（図７参照）。アタッチメントＡｔｔ１の固定方法については、図７および図８を参照して後述する。アタッチメント取付部ＩＮ１は、その中央に、把持部３１に向かって徐々に幅狭となる円錐状の取付用穴ＨＬ１を有している。アタッチメント取付部ＩＮ１の取付用穴ＨＬ１の周囲に、１つ以上の赤外光の受光部（例えば受光センサ）がそれぞれ離間して設けられている。具体的には、受光部ＲＳ１Ｌ、ＲＳ２Ｌ、ＲＳ３Ｌ、ＲＳ４Ｌ、ＲＳ５Ｌ、ＲＳ６Ｌ、ＲＳ１Ｒ、ＲＳ２Ｒ、ＲＳ３Ｒ、ＲＳ４Ｒ、ＲＳ５Ｒ、ＲＳ６Ｒのそれぞれが取付用穴ＨＬ１を把持部３１に向かう方向に見た時の略周方向に沿って配置されている。一方で、把持部３１のボタンあるいはスイッチの付近には、受光部が配置されていない。これは、操作者の指あるいは手によって受光部を覆うことによってベースステーションＩＲからの直接光である赤外光ＩＲ１の受光が遮られることを防ぐためである。なお、図６には図示が省略されているが、アタッチメント取付部ＩＮ１の取付用穴ＨＬ１の内周面に複数（例えば４つ）の受光部が設けられてもよい。

【0057】

そして、図６に示す受光部ＲＳ１Ｌ、ＲＳ２Ｌ、ＲＳ３Ｌ、ＲＳ４Ｌ、ＲＳ５Ｌ、ＲＳ６Ｌ、ＲＳ１Ｒ、ＲＳ２Ｒ、ＲＳ３Ｒ、ＲＳ４Ｒ、ＲＳ５Ｒ、ＲＳ６Ｒのそれぞれを覆うように、フィルタＦＬＴ１Ｌ、ＦＬＴ２Ｌ、ＦＬＴ３Ｌ、ＦＬＴ４Ｌ、ＦＬＴ５Ｌ、ＦＬＴ６Ｌ、ＦＬＴ１Ｒ、ＦＬＴ２Ｒ、ＦＬＴ３Ｒ、ＦＬＴ４Ｒ、ＦＬＴ５Ｒ、ＦＬＴ６Ｒのそれぞれが貼り付けられている。これらのフィルタＦＬＴ１Ｌ、ＦＬＴ２Ｌ、ＦＬＴ３Ｌ、ＦＬＴ４Ｌ、ＦＬＴ５Ｌ、ＦＬＴ６Ｌ、ＦＬＴ１Ｒ、ＦＬＴ２Ｒ、ＦＬＴ３Ｒ、ＦＬＴ４Ｒ、ＦＬＴ５Ｒ、ＦＬＴ６Ｒは、赤外光（例えばベースステーションＩＲからの赤外光ＩＲ１）の一部を透過して（言い換えると、強度を減衰して）受光可能な特性を有する。なお、以下の説明においても、受光部とフィルタとは、１対１で対応するように設けられてもよいし、Ｎ対１（例えばＮ：２以上の整数）で対応するように設けられてもよい。つまり、後者の場合、１つのフィルタが複数の受光部を覆うように貼り付けられる。

【0058】

図７に示すように、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲのアタッチメント取付部ＩＮの表面側において、把持部３１と反対側（言い換えると、把持部３１から遠のく方向）にアタッチメントＡｔｔ１が固定されている。アタッチメントＡｔｔ１は、例えばアタッチメント固定上プレートＵＰ１とアタッチメント固定下プレートＬＰ１（図８参照）とが挟み込みネジＮＪ１によってアタッチメント取付部ＩＮ１に対して固定され、さらに、アタッチメント固定上プレートＵＰ１に対して接着材等によって固定される。これにより、アタッチメントＡｔｔ１は、コントローラＣＴＲに対して固定可能となる。

【0059】

また、コントローラＣＴＲのアタッチメント取付部ＩＮ１の周囲には、図６で図示されていない受光部ＲＳ７Ｒ、ＲＳ８が設けられている。これらの受光部ＲＳ７Ｒ、ＲＳ８のそれぞれを覆うように、フィルタＦＬＴ７Ｒ、ＦＬＴ８のそれぞれが貼り付けられている。フィルタＦＬＴ７Ｒ、ＦＬＴ８のそれぞれは、赤外光（例えばベースステーションＩＲからの赤外光ＩＲ１）の一部を透過して（言い換えると、強度を減衰して）受光可能な特性を有する。

【0060】

図８に示すように、本実施の形態に係るコントローラＣＴＲのアタッチメント取付部ＩＮの背面側において、受光部ＲＳ９、ＲＳ１０Ｌ、ＲＳ３Ｌ、ＲＳ５Ｌ、ＲＳ１１Ｌ、ＲＳ１２Ｌ、ＲＳ１０Ｒ、ＲＳ３Ｒ、ＲＳ５Ｒ、ＲＳ１１Ｒ、ＲＳ１２Ｒのそれぞれがアタッチメント固定下プレートＬＰ１から見た時の略周方向に沿って配置されている。

【0061】

そして、図８に示す受光部ＲＳ９、ＲＳ１０Ｌ、ＲＳ３Ｌ、ＲＳ５Ｌ、ＲＳ１１Ｌ、ＲＳ１２Ｌ、ＲＳ１０Ｒ、ＲＳ３Ｒ、ＲＳ５Ｒ、ＲＳ１１Ｒ、ＲＳ１２Ｒのそれぞれを覆うように、フィルタＦＬＴ９、ＦＬＴ１０Ｌ、ＦＬＴ３Ｌ、ＦＬＴ５Ｌ、ＦＬＴ１１Ｌ、ＦＬＴ１２Ｌ、ＦＬＴ１０Ｒ、ＦＬＴ３Ｒ、ＦＬＴ５Ｒ、ＦＬＴ１１Ｒ、ＦＬＴ１２Ｒのそれぞれが貼り付けられている。これらのフィルタＦＬＴ９、ＦＬＴ１０Ｌ、ＦＬＴ３Ｌ、ＦＬＴ５Ｌ、ＦＬＴ１１Ｌ、ＦＬＴ１２Ｌ、ＦＬＴ１０Ｒ、ＦＬＴ３Ｒ、ＦＬＴ５Ｒ、ＦＬＴ１１Ｒ、ＦＬＴ１２Ｒは、赤外光（例えばベースステーションＩＲからの赤外光ＩＲ１）の一部を透過して（言い換えると、強度を減衰して）受光可能な特性を有する。

【0062】

以上により、本実施の形態に係る溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、棒状のトーチ２を備える溶接ロボット１の溶接中の動作（挙動）を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置Ｔと直接あるいは間接的に接続可能である。溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、操作者により把持される棒状の把持部３１と、把持部３１の一端側に配置され、溶接ティーチング装置の周囲に配置される複数の投光器（例えばベースステーションＩＲ）から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部（図６から図８参照）と、受光部を覆うように配置され、赤外光の一部を透過して受光可能な特性を有するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタ（図６から図８参照）と、を備える。これにより、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、仮想空間内において溶接ロボット１のトーチ２の挙動を教示（入力）するためのオフラインティーチングを行う際に、コントローラＣＴＲの周囲に金属等の反射物（例えばワーク）が多く発生する環境下においても誤動作（つまり、コントローラＣＴＲによる正しくない自機の位置情報の算出）を抑制し、正確なティーチング操作を実現することができる。

【0063】

また、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）では、把持部３１の一端側に、トーチ２と同一形状を有するアタッチメントＡｔｔ１が固定される。受光部（図６から図８参照）およびフィルタ（図６から図８参照）は、アタッチメントＡｔｔ１と接触せずに配置される。これにより、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、アタッチメントＡｔｔ１と接触しない位置に受光部およびフィルタを設けることで、オフラインティーチング中に１つ以上の溶接教示点を教示する際にベースステーションＩＲからの赤外光の受光を受光部およびフィルタが阻害しなくすることができる。

【0064】

また、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）では、受光部（図６から図８参照）およびフィルタ（図６から図８参照）は、トーチ２の動作のティーチング（オフラインティーチング）中、操作者により把持されずに露出する。これにより、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、オフラインティーチングの際に、受光部（図６から図８参照）およびフィルタ（図６から図８参照）が操作者により把持されなくなるので、自機の位置情報を正しく計算するための赤外光を適正に受光できる。

【0065】

また、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）では、受光部（図６から図８参照）およびフィルタ（図６から図８参照）は、それぞれ複数設けられ、把持部３１の一端側において離間して配置される。これにより、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、受光部（図６から図８参照）およびフィルタ（図６から図８参照）を把持部３１の一端側において満遍なく配置することができ、ベースステーションＩＲからの赤外光を受光し易くできる。

【0066】

また、本実施の形態に係る溶接ティーチングシステム２００は、棒状のトーチ２を備える溶接ロボット１の溶接中の動作を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置Ｔと、溶接プログラム作成装置Ｔとの間で直接あるいは間接的に接続可能な溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）と、を備える。溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）は、操作者により把持される棒状の把持部３１と、把持部３１の一端側に配置され、溶接ティーチング装置（例えばコントローラＣＴＲ）の周囲に配置される複数の投光器（例えばベースステーションＩＲ）から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部（図６から図８参照）と、受光部（図６から図８参照）を覆うように配置され、赤外光の一部を透過して受光可能な特性を有するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタ（図６から図８参照）と、を備える。これにより、溶接ティーチングシステム２００は、仮想空間内において溶接ロボット１のトーチ２の挙動を教示（入力）するためのオフラインティーチングを行う際に、コントローラＣＴＲの周囲に金属等の反射物（例えばワーク）が多く発生する環境下においても誤動作（つまり、コントローラＣＴＲによる正しくない自機の位置情報の算出）を抑制し、正確なティーチング操作を実現することができる。

【0067】

以上、図面を参照して、本開示について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本開示は、周囲に金属等の反射物が多く発生する環境下においても誤動作を抑制し、正確なティーチング操作を実現する溶接ティーチング装置および溶接ティーチングシステムとして有用である。

【符号の説明】

【0069】

１ 溶接ロボット
２ トーチ
３ ロボット制御装置
４ ティーチペンダント
５ 操作ボックス
１１ ロボットアーム
１２ エンドエフェクタ
３１ 把持部
１００ 溶接ロボットシステム
１０１ 処理部
１０２ 記憶部
１０２１ 溶接プログラム
１０３ 入力部
１０４ 表示部
２００ 溶接ティーチングシステム
３００ 溶接システム
ＣＴＲ コントローラ
ＨＭＤ ヘッドマウントディスプレイ
ＩＮ１ アタッチメント取付部
ＩＲ ベースステーション
Ｔ 溶接プログラム作成装置

【要約】

【課題】周囲に金属等の反射物が多く発生する環境下においても誤動作を抑制し、正確なティーチング操作を実現する。
【解決手段】溶接ティーチング装置は、棒状のトーチを備える溶接ロボットの溶接中の動作を規定する溶接プログラムを作成する溶接プログラム作成装置と直接あるいは間接的に接続可能である。溶接ティーチング装置は、操作者により把持される棒状の把持部と、把持部の一端側に配置され、溶接ティーチング装置の周囲に配置される複数の投光器から投光される赤外光を受光する少なくともｎ（ｎ：１以上の整数）個の受光部と、受光部を覆うように配置され、赤外光の一部を透過して受光可能な特性を有するｍ（ｍ：ｎ以下の整数）個のフィルタと、を備える。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】