JP6937651B2

JP6937651B2 - 溶接ロボットの操作端末及び溶接ロボットシステム

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Publication number: JP6937651B2
Application number: JP2017192706A
Authority: JP
Inventors: 雄一赤路
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-10-02
Also published as: JP2019063826A

Description

本発明は、溶接ロボットの操作端末及び溶接ロボットシステムに関する。

従来、溶接ロボットの溶接条件は、ティーチペンダント等と称される溶接ロボットの操作端末を用いて設定されることがある。操作端末は、溶接条件を表示する表示部及び溶接条件の入力を受け付ける入力部を有する。

溶接条件は、アークの状態に応じて設定されることがある。しかし、アーク放電に伴って強い光（以下、「溶接光」という。）が発せられるため、肉眼によりアークの状態を確認することは難しい。そこで、溶接面に設けられている遮光板を通してアークの状態を確認することがある。遮光板は、溶接光をほとんど遮るように構成されており、遮光板を用いることによりアークの形状や態様を安全に確認できる。

特許文献１には、溶接光の有無に応じて遮光板の透過率を自動で切り替える溶接面を備えた溶接ヘルメットが記載されている。これにより、溶接時と非溶接時に溶接面の着脱を繰り返す必要がなくなる。

特開２００９−５０７５８０号公報

溶接時に溶接ロボットの溶接条件を設定する場合に、例えば特許文献１に記載の溶接ヘルメットを装着すると、暗くなった遮光板により視界が遮られるため、アークの状態を確認できても操作端末に表示される溶接条件を確認し難い。そのため、溶接条件の確認を行うために溶接ヘルメットの着脱を繰り返さなければならず、溶接条件の確認作業が煩雑となる。一方、溶接ヘルメットを装着しなければ、操作端末に表示される溶接条件の確認を行うことができるが、アークの状態の確認が困難となる。

そこで、本発明は、アークの状態と溶接条件を同時に確認しつつ、溶接条件の設定を行える溶接ロボットの操作端末を提供する。

本発明の一態様に係る溶接ロボットの操作端末は、溶接ロボットの溶接条件を表示する表示面を有し、表示面の一方側から入射した可視光の少なくとも一部を表示面の他方側に透過する表示部と、溶接ロボットの溶接条件の入力を受け付ける入力部と、表示部に重なるように位置し、溶接光の一部を遮る遮光板と、を備える。

この態様によれば、操作端末が備える遮光板により溶接光が遮られるため、作業者は操作端末を通してアークの状態を確認することができる。また、操作端末には、溶接条件を表示する表示部と、溶接条件の入力を受け付ける入力部と、が設けられている。そのため、作業者は、アークの状態と溶接条件を同時に確認しつつ、入力部を介して溶接条件の設定を行うことができる。

上記態様において、入力部は、タッチパネルを含み、表示部は、遮光板とタッチパネルに挟まれるように設けられてもよい。

この態様によれば、操作端末に直接触れて溶接条件の入力を行うことができるため、操作端末の操作を直感的に行うことができる。また、物理ボタンの代わりにタッチパネルを設けることで、物理ボタンを設置するスペースを削減することができ、操作端末のコンパクト化を図ることができる。

上記態様において、遮光板は、溶接光の入射の有無に応じて透過率が変化するように構成されており、透過率は、溶接光が入射しない場合よりも、溶接光が入射する場合に低くなってもよい。

この態様によれば、遮光板の透過率は、溶接時か否かに応じて自動で変化するため、作業者が遮光板の透過率を調整する必要がなく、溶接作業の効率が向上する。

本発明の他の態様に係る溶接ロボットシステムは、溶接を行う溶接ロボットと、溶接ロボットの溶接条件を表示する表示面を有し、表示面の一方側から入射した可視光の少なくとも一部を表示面の他方側に透過する表示部、溶接ロボットの溶接条件の入力を受け付ける入力部及び表示部に重なるように位置し、溶接光の一部を遮る遮光板を有する溶接ロボットの操作端末と、を備える。

本発明によれば、アークの状態と溶接条件を同時に確認しつつ、溶接条件の設定を行える溶接ロボットの操作端末を提供することができる。

本発明の実施形態に係る溶接ロボットシステムの概要を示す図である。溶接時における本発明の実施形態に係る溶接ロボットの操作端末を示す図である。本発明の実施形態に係る操作端末の表示領域の断面を示す図である。非溶接時における本発明の実施形態に係る溶接ロボットの操作端末を示す図である。本発明の実施形態に係る溶接ロボットの操作端末により実行される処理のフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接ロボットシステム１００の概要を示す図である。溶接ロボットシステム１００には、溶接ロボット３０の操作端末１０、コントローラ２０及び溶接ロボット３０が含まれ、溶接ロボット３０は、溶接トーチ３１を備える。

溶接ロボット３０は、アーク溶接を行う機器である。溶接ロボット３０は、アーム先端部に溶接トーチ３１を備える。溶接トーチ３１は、溶接ワイヤを送給する送給機構を備える。アーク溶接は、溶接トーチ３１に備えられた送給機構により溶接ワイヤを送給し、溶接対象となる金属材料との間にアークを発生させることにより行う。アーク溶接は、作業者が溶接ロボット３０の動作を指定したプログラムを作成し、当該プログラムを溶接ロボット３０で実行することにより行われることもある。ここで、作業者とは、溶接作業を実施する者であり、より具体的には、アークの状態を確認しつつ溶接ロボット３０の溶接条件を設定する者である。

溶接ロボット３０による溶接では、溶接ロボット３０の溶接条件を予め設定する必要がある。ここで、溶接条件とは、溶接ロボット３０により行われる溶接の条件であり、溶接ロボット３０のアームの動きや溶接トーチ３１が備える溶接ワイヤ（不図示）に印加される電圧（以下、「溶接電圧」という。）や溶接ワイヤを流れる電流の値（以下、「溶接電流」という。）等が含まれる。作業者は、アークの状態を確認しつつ、最適な溶接条件の設定を行う。また、溶接ロボット３０は、ケーブルを介してコントローラ２０と接続されており、コントローラ２０から動作指令を取得することができる。さらに、溶接トーチ３１は、ケーブルを介して溶接電源４０と接続されており、溶接ワイヤへの溶接電圧や溶接電流の供給を受ける。

アーク溶接では、溶接ワイヤを溶接対象に瞬間的に接触させて通電させると、溶接ワイヤと金属材料の間にアーク放電が発生し、発生したアークの熱により溶接ワイヤと金属材料を溶解させることで、溶接が行われる。

溶接電源４０は、ケーブルを介して溶接トーチ３１へ電力を送電する。また、溶接電源４０は、内部に電圧計及び電流計を備えている。溶接電源４０が備える電圧計は溶接電圧の値を測定し、電流計は溶接電流の値を測定する。測定された溶接電圧及び溶接電流の値は、ケーブルを介してコントローラ２０へと伝達される。

溶接ロボット３０の操作端末１０は、溶接ロボット３０の溶接条件の入力を受け付ける。溶接条件の調整は、作業者がアークの状態を確認しつつ溶接ロボット３０の操作端末１０に溶接条件を入力することで行われる。図１に示す溶接ロボット３０の操作端末１０は、ケーブルを介してコントローラ２０と接続されているが、ワイヤレスで接続されていてもよい。すなわち、操作端末１０とコントローラ２０は、無線通信を行う通信部を備えていてもよい。コントローラ２０と操作端末１０がワイヤレスに接続されることで、作業者はケーブルの存在に煩わされたり、ケーブルの長さによる移動範囲の制限を受けたりすることなく、自由に移動をしながら溶接条件の設定を行うことができる。

コントローラ２０は、溶接ロボット３０の制御を行う機器である。コントローラ２０は、上述の通り、溶接ロボット３０の操作端末１０に接続されており、当該操作端末１０に入力された溶接条件を取得することができる。また、コントローラ２０は、溶接ロボット３０とケーブルを介して接続されており、操作端末１０から取得した溶接条件を溶接ロボット３０へ伝達することができる。

コントローラ２０は、溶接電源４０から取得した実測値を溶接ロボット３０の操作端末１０へ伝達する。ここで、実測値とは、溶接に関して実際に測定された値であり、溶接電源４０が備える電圧計が測定した溶接電圧の測定値や、電流計が測定した溶接電流の測定値等が含まれる。また、操作端末１０は取得した実測値を画面表示する。そのため、作業者は溶接ロボット３０の操作端末１０により実測値を確認することができる。

図２は、溶接時における本発明の実施形態に係る溶接ロボット３０の操作端末１０を示す図である。溶接ロボット３０の操作端末１０は、表示領域１１及び物理ボタン１７を含む。

表示領域１１は、作業者が溶接ロボット３０の溶接条件１５を設定する際に確認する情報が表示される領域である。表示領域１１は、溶接条件１５及び実測値１６を表示し、入射した溶接光１８の一部を透過する。また、表示領域１１の右下にはタッチパネル１２が設けられている。表示領域１１の構成については、後に図３を用いて詳細に説明する。

溶接条件１５は、上述の通り、溶接ロボット３０により行われる溶接の条件である。溶接条件１５には、溶接ロボット３０のアームの動きや溶接電圧の値、溶接電流の値等が含まれる。図２に示す溶接条件１５は、溶接条件の一例であり、溶接電流の値、溶接電圧の値及び溶接ロボット３０が行う溶接工程が含まれる。同図に示す溶接条件１５より、溶接ロボット３０は、溶接電流が「２００Ａ」、溶接電圧が「１８．０Ｖ」の状態で「ＳＴＥＰ５」の溶接工程を行うよう設定されていることがわかる。

操作端末１０に表示される溶接条件１５は、必ずしも溶接電流の値、溶接電圧の値及び溶接工程を含まなくともよく、これらのうち一部のみを含んでもよいし、これら以外の条件を含んでもよい。なお、溶接条件１５は、必ずしも文字で出力されなくともよく、グラフによる表示等、作業者が溶接条件１５の内容を確認することができればどのような態様で出力されていてもよい。

実測値１６は、上述の通り、溶接ロボット３０により行われる溶接に関して実際に測定して得られた値である。例えば、実測値１６には、溶接電流及び溶接電圧の測定値等が含まれる。図２に示す実測値１６は、実測値の一例である。同図に示す実測値１６より、実際の溶接は、溶接電流が「２００Ａ」、溶接電圧が「１７．９Ｖ」で行われていることがわかる。

溶接光１８は、アーク放電に伴って生じる光である。溶接光１８には、可視光、紫外線及び赤外線が含まれることがある。中でも、溶接光１８に含まれる強い可視光及び紫外線を直視することは避けるべきであるため、作業者は溶接光１８を肉眼では視認し難い。そのため、作業者は、表示領域１１を通して溶接光１８の一部を遮りつつアークの状態を確認する。

タッチパネル１２は、溶接ロボット３０の溶接条件１５の入力を受け付ける入力部である。タッチパネル１２での溶接条件１５の入力は、作業者が、指先やペンでタッチパネル１２に触れることにより行われる。より具体的には、表示領域１１のうちタッチパネル１２の部分には、作業者が視認できるアイコン等を一つ又は複数表示することができる。また、タッチパネル１２は、作業者の指先が触れた位置を検出でき、表示された複数のアイコンのうち、作業者によって選択されたアイコンを特定することができる。タッチパネル１２は、作業者によって特定されたアイコンの情報を操作端末１０が備える制御部やコントローラ２０等へ伝達することができる。なお、本例のタッチパネル１２は、表示領域１１の右下に設けられているが、タッチパネル１２が設けられる位置は限定されないし、表示領域１１全体を覆うように設けられてもよい。

本実施形態に係る溶接ロボット３０の操作端末１０によれば、作業者は、操作端末１０に直接触れて溶接条件１５の入力を行うことができるため、操作端末１０の操作を直感的に行うことができる。また、操作端末１０にアイコン等を表示して、アイコン等に直接触れる簡単な操作で溶接条件１５の入力を行うことができるため、操作端末１０の誤操作を防止することができる。また、物理ボタン１７の代わりにタッチパネル１２を設けることで、物理ボタン１７を設置するスペースを削減することができ、操作端末１０のコンパクト化を図ることができる。

物理ボタン１７は、溶接ロボット３０の溶接条件１５の入力を受け付ける入力部である。物理ボタン１７での溶接条件１５の入力は、作業者が、物理ボタン１７を押下することにより行われる。なお、図２に示す物理ボタン１７の形状は、上面視において正方形であるが、物理ボタン１７の形状は任意である。例えば、物理ボタン１７の形状は、上面視において長方形や円形等であってもよい。また、物理ボタン１７の個数についても任意である。

なお、溶接ロボット３０の操作端末１０が備える入力部は、図２に示すタッチパネル１２及び物理ボタン１７に限らない。例えば、操作端末１０は、レバーやダイヤルといった任意の入力手段を入力部として備えることができる。

図３は、本発明の実施形態に係る操作端末１０の表示領域１１の断面を示す図であり、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図３を参照して、表示領域１１の構成について説明する。表示領域１１は、タッチパネル１２、表示部１３及び遮光板１４が重なるようにして構成されている。操作端末１０の使用時において作業者側にタッチパネル１２が位置し、溶接ロボット３０側に遮光板１４が位置し、タッチパネル１２と遮光板１４に挟まれるように表示部１３が位置する。なお、タッチパネル１２、表示部１３及び遮光板１４は、必ずしも全体が重なって配置されていなくともよい。

タッチパネル１２は、上述の通り、溶接ロボット３０の溶接条件の入力を受け付ける入力部である。タッチパネル１２は、タッチパネル１２の一方側から入射した可視光の少なくとも一部をタッチパネル１２の他方側に透過する。

表示部１３は、溶接ロボット３０の溶接条件を表示する。表示部１３は、表示面を有し、当該表示面に溶接ロボット３０の溶接条件を表示する。表示面には、実測値１６等の溶接条件１５以外の情報を表示してもよい。表示面は、表示領域１１の一部又は全域を占める大きさで構成されている。なお、表示部１３は、表示部１３の外縁にフレーム領域を有するものであってよく、表示制御回路等をフレーム領域に内蔵するものであってよい。

表示部１３は、透明な基板及び透明電極を含む液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイであってよい。表示部１３は、表示面の一方側から入射した可視光の少なくとも一部を表示面の他方側に透過するように構成されている。具体的には、溶接ロボット３０側から入射した可視光の少なくとも一部を、作業者側に透過するように構成されている。なお、表示部１３は、表示面において可視光を透過するように構成されていればよく、フレーム領域は必ずしも可視光を透過するように構成されていなくともよい。

遮光板１４は、溶接により生じる溶接光１８の一部を遮る。遮光板１４は、液晶、偏光子等の溶接光１８を遮ることができる任意の部材によって構成される。また、遮光板１４は、溶接光１８の入射の有無に応じて透過率が変化するように構成されており、その透過率は、溶接光１８が入射しない場合よりも、溶接光１８が入射する場合に低くなるように構成されている。本実施形態に係る遮光板１４は、溶接時には溶接光１８の一部を遮る程度に透過率が低下し、非溶接時には遮光板１４を通して溶接ロボット３０を視認できる程度に透過率が上昇する。

遮光板１４の透過率の制御は、コントローラ２０によって行われてもよく、溶接ロボット３０によって溶接が開始される際に遮光板１４の透過率を下げて溶接光１８の一部を遮るように制御されてよい。また、コントローラ２０は、溶接ロボット３０による溶接が終了する際に遮光板１４の透過率を上げて、可視光を透過するように制御してよい。なお、操作端末１０に受光センサを設けて、受光センサによって受光された光量に応じて、遮光板１４の透過率を制御することとしてもよい。なお、非溶接時における遮光板１４の透過率は、遮光板１４を通して溶接ロボット３０を視認できる程度にまで高くなる必要はなく、溶接時の場合と同程度に透過率が低いままでもよい。また、遮光板１４は、透過率が変化しない構成であってもよく、入射した光を常にほとんど遮るものであってもよい。

上述のように、タッチパネル１２及び表示部１３が透明な部材で構成されており、遮光板１４を透過した光がタッチパネル１２及び表示部１３によって遮られないため、作業者は、表示領域１１を通してアークの状態を確認することができる。

図４は、非溶接時における本発明の実施形態に係る溶接ロボット３０の操作端末１０を示す図である。図４には、操作端末１０の表示領域１１を通して溶接ロボット３０を視認できる様子が示されている。図４に示す操作端末１０は、図２に示す操作端末１０と同一のものであり、表示領域１１及び物理ボタン１７を備える。また、表示領域１１には、タッチパネル１２が設けられる。

表示領域１１は、非溶接時において、入射した可視光のほとんどを透過させる。表示領域１１を構成する遮光板１４が遮光を行わないためである。また、タッチパネル１２及び表示部１３が可視光を透過する透明な部材からなり、遮光板１４を通過した可視光を遮らないためである。また、図４に示すのは、非溶接時における操作端末１０であるため、表示領域１１には溶接条件１５のみが表示され、実測値１６は表示されていない。

このように、非溶接時には遮光板１４によって遮光を行わず、タッチパネル１２及び表示部１３が透明であることで、作業者が表示領域１１の先を見通すことができるようになる。

なお、表示領域１１は、非溶接時に遮光板１４による遮光の有無を切り替えられる構成であってもよい。これにより、仮に表示領域１１に表示された文字等が視認しづらい状況である場合に、遮光板１４による遮光を行い、表示領域１１を黒地として文字等を視認し易くすることができる。

図５は、本発明の実施形態に係る溶接ロボット３０の操作端末１０により実行される処理のフローチャートである。溶接ロボット３０の操作端末１０の処理は、溶接が開始されたか否かを判断し、溶接が開始されたと判断した場合には遮光板１４により遮光を開始した後、入力された溶接条件１５に応じて溶接ロボット３０の溶接条件１５を調整する処理である。

操作端末１０は、表示部１３に溶接ロボット３０の溶接条件１５を表示する（Ｓ１０）。その後、溶接が開始されたか否かを判断する（Ｓ１１）。ここで、溶接が開始されたか否かの判断は、溶接ロボット３０の操作端末１０に溶接光１８を検出する受光センサを設け、当該受光センサが溶接光１８を検出したか否かによって行ってもよい。また、溶接が開始されたか否かの判断は、溶接ロボット３０の操作端末１０が、コントローラ２０から溶接開始の情報を受信することにより行ってもよい。

溶接が開始されていないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、表示部１３に溶接条件１５を表示し続け（Ｓ１０）、再度、溶接が開始されたか否かの判断を行う（Ｓ１１）。

溶接が開始されたと判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、遮光板１４による遮光を開始する（Ｓ１２）。その後、コントローラ２０から溶接に関する実測値１６を取得し、表示部１３に表示する（Ｓ１３）。

次に、入力部が溶接条件１５の入力を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１４）。入力部が溶接条件１５の入力を受け付けた場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、入力された溶接条件１５の内容に従って溶接ロボット３０の溶接条件１５を調整する（Ｓ１５）。溶接条件１５の調整を行った後、溶接ロボット３０による溶接が終了したか否かを判断する（Ｓ１６）。ここで、溶接が終了したか否かの判断は、溶接開始の判断と同様に、受光センサを操作端末１０に設けて溶接光１８を検出することにより行ってもよいし、コントローラ２０から溶接終了の情報を受信することにより行ってもよい。

操作端末１０の入力部が溶接条件１５の入力を受け付けていないと判断した場合は（Ｓ１４：ＮＯ）、溶接条件１５の調整（Ｓ１５）を行うことなく、溶接が終了したか否かの判断が行われる（Ｓ１６）。

溶接ロボット３０による溶接が終了していないと判断した場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、再度、入力部が溶接条件１５の入力を受け付けたか否かの判断を行う（Ｓ１４）。

一方、溶接ロボット３０による溶接が終了したと判断した場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、遮光板１４による遮光を終了する（Ｓ１７）。以上により、溶接ロボット３０の操作端末１０による処理が終了する。

本実施形態に係る溶接ロボット３０の操作端末１０及び溶接ロボットシステム１００によれば、操作端末１０が備える遮光板１４により溶接光１８が遮られるため、作業者は操作端末１０を通してアークの状態を確認することができる。また、操作端末１０には、溶接条件１５を表示する表示部１３と、溶接条件１５の入力を受け付ける入力部と、が設けられている。そのため、作業者は、アークの状態と溶接条件１５を同時に確認しつつ、入力部を介して溶接条件１５の設定を行うことができる。

本実施形態に係る溶接ロボット３０の操作端末１０によれば、遮光板１４の透過率は、溶接時か否かに応じて自動で変化するため、作業者が遮光板１４の透過率を調整する必要がなく、溶接作業の効率が向上する。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１０…操作端末、１１…表示領域、１２…タッチパネル、１３…表示部、１４…遮光板、１５…溶接条件、１６…実測値、１７…物理ボタン、１８…溶接光、２０…コントローラ、３０…溶接ロボット、３１…溶接トーチ、４０…溶接電源、１００…溶接ロボットシステム

Claims

溶接ロボットの溶接条件を表示する表示面を有し、前記表示面の一方側から入射した可視光の少なくとも一部を前記表示面の他方側に透過する表示部と、
前記溶接ロボットの溶接条件の入力を受け付ける入力部と、
前記表示部に重なるように位置し、溶接光の一部を遮る遮光板と、
を備え、
前記入力部は、タッチパネルを含み、
前記表示部は、前記遮光板と前記タッチパネルに挟まれるように設けられている、
溶接ロボットの操作端末。
前記遮光板は、溶接光の入射の有無に応じて透過率が変化するように構成されており、
前記透過率は、溶接光が入射しない場合よりも、溶接光が入射する場合に低くなる、
請求項１に記載の溶接ロボットの操作端末。
溶接を行う溶接ロボットと、
前記溶接ロボットの溶接条件を表示する表示面を有し、前記表示面の一方側から入射した可視光の少なくとも一部を前記表示面の他方側に透過する表示部、前記溶接ロボットの溶接条件の入力を受け付ける入力部及び前記表示部に重なるように位置し、溶接光の一部を遮る遮光板を有する溶接ロボットの操作端末と、
を備える溶接ロボットシステム。