JP2000141047A - 生産ラインの作業配分シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １生産ラインに配列される作業ロボットにで
きる限り均等に作業を配分することができる生産ライン
の作業配分シミュレーション方法を提供する。 【解決手段】 ステップＳ３で、最大作業時間内に１ス
ポット溶接ガンで処理される未処理打点群が特定され
る。ステップＳ４では、特定された未処理打点群に基づ
いて１生産ラインに沿ってスポット溶接ガンの配置が特
定される。特定された配置に基づいて、ステップＳ６で
は、短縮された最大作業時間内に各スポット溶接ガンで
処理される未処理打点が決定される。短縮前に１スポッ
ト溶接ガンに配分された未処理打点群の中から短縮後の
最大作業時間内に処理しきれない未処理打点が生じる
と、こうした未処理打点は、短縮後に最大作業時間に対
して稼動率に余裕のある他のスポット溶接ガンに配分し
直される。その結果、各スポット溶接ガンすなわち溶接
ロボットの稼動率が平坦化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生産ラインに沿っ
て配列される作業ロボットに、ワークに対する一連の作
業を仮想的に配分することができる生産ラインの作業配
分シミュレーション方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車製造の分野で知られるいわ
ゆる「増し打ち」ラインでは、ラインに沿って配置され
たスポット溶接ガンがスポット溶接を実施することによ
って車体フレームの構成部材同士の接合強度が補強され
る。各スポット溶接ガンは、予め割り当てられた車体フ
レーム上のスポット溶接打点を処理する。割り当てられ
たスポット溶接打点を各スポット溶接ガンが処理する
と、車体フレームが完成されるのである。

【０００３】こうした増し打ちラインでは、一般に、各
スポット溶接ガンの処理に許される最大作業時間が規定
される。この最大作業時間内に処理可能なスポット溶接
打点が各スポット溶接ガンに割り当てられるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、生産ラインで
は、作業ツールが最大作業時間を最大限に活かして作業
をこなすことが求められる。しかしながら、例えば増し
打ちラインでは、必ずしも全てのスポット溶接ガンが規
定の最大作業時間をフルに活かしてスポット溶接をこな
すことは限らない。最大作業時間の２０％しか作業を行
わないスポット溶接ガンもあれば、最大作業時間の８０
％を活用して作業をこなすスポット溶接ガンもある。こ
うした稼動率の違いは、打点ごとに使用されるスポット
溶接ガンの種類が異なることや、ワーク上の打点と各ス
ポット溶接ガンとの相対的な位置関係などに起因して必
然的に生じてしまう。

【０００５】このように各スポット溶接ガンごとに稼動
率が異なると、稼動率の高いスポット溶接ガンの故障頻
度が上昇することが予想される。全てのスポット溶接ガ
ンや、スポット溶接ガンが装着される全ての溶接ロボッ
トの使用耐久時間が均一であれば、稼動率の高いものほ
ど早期に使用耐久時間に到達してしまうからである。こ
のように一部のスポット溶接ガンまたは溶接ロボットに
故障が生じると、増し打ちライン全体を停止しなければ
ならなくなる。１生産ラインでスポット溶接ガンや溶接
ロボットごとに生じる耐久時間のばらつきは生産ライン
の稼動に大きく影響するのである。言い替えれば、１生
産ラインでは、各作業ロボットにできる限り均等に作業
が配分されることが望ましいのである。

【０００６】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、１生産ラインに配置される作業ロボットにできる限
り均等に作業を配分することができる生産ラインの作業
配分シミュレーション方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、ワーク上の全ての未処理打点の位
置を示す打点データを取得する工程と、１スポット溶接
ガンの最大作業時間を示す複数の作業時間値を含む作業
時間データを取得する工程と、作業時間値の最大値が指
定されると、前記打点データに基づき、最大値が示す最
大作業時間内に１スポット溶接ガンで処理される未処理
打点群を特定する工程と、特定された未処理打点群に基
づいて、１生産ラインに沿ってスポット溶接ガンの配置
を特定する配置データを作成する工程と、前記最大値以
外の作業時間値が指定されると、前記配置データに基づ
き、生産ラインの上流側から順番に１スポット溶接ガン
を指定する工程と、１スポット溶接ガンが指定される
と、前記配置データおよび打点データに基づき、前記指
定された作業時間値が示す最大作業時間内に処理される
未処理打点を前記指定された１スポット溶接ガンに割り
振る工程とを備えることを特徴とする生産ラインの作業
配分シミュレーション方法が提供される。

【０００８】かかる作業配分シミュレーション方法によ
れば、作業時間値の最大値が示す最大作業時間をフルに
活用すべく各スポット溶接ガンに未処理打点の処理が配
分される。この配分によって１生産ラインに沿ってスポ
ット溶接ガンの配置が決定される。こうしてスポット溶
接ガンの配置が決定されると、続いて、最大値以外すな
わち最大値よりも小さい作業時間値を用いて各スポット
溶接ガンに未処理打点の処理が再配分される。その結
果、いわゆる稼動率の高い１スポット溶接ガンでは、最
大値が示す最大作業時間内であれば処理される未処理打
点の中から、最大値より小さい作業時間値が示す最大作
業時間内に処理しきれない未処理打点が生じることがあ
る。こうした未処理打点は、再配分時に、最大作業時間
に対して稼動率に余裕のある他のスポット溶接ガンに配
分し直される。その結果、生産ライン全体を通じてスポ
ット溶接ガンの打点配分すなわち稼動率が平坦化される
こととなる。

【０００９】この作業配分シミュレーション方法では、
前記打点データで示される全ての未処理打点が前記配置
データで示される１生産ラインのスポット溶接ガンに割
り振られる前記作業時間値の最小値を探り当てるように
してもよい。こうした最小値が得られれば、その最小値
を用いて未処理打点の再配分を実施した際に、最大限に
平坦化された打点配分すなわち稼動率が得られることと
なる。

【００１０】最小値を探り当てるにあたって、作業配分
シミュレーション方法は、前記最大値を段階的に引き下
げることによって前記作業時間値を設定する工程と、設
定された作業時間値ごとに、前記打点データで示される
全ての未処理打点が前記配置データで示される１生産ラ
インのスポット溶接ガンに割り振られたか否かを判断す
る工程とを備えればよい。作業時間値の最大値を引き下
げるたびに打点の再配分を実施することによって最終的
に最小値が得られるのである。

【００１１】前記未処理打点群を特定するにあたって、
作業配分シミュレーション方法は、前記打点データで示
される未処理打点ごとに使用可能なスポット溶接ガンを
特定するガンデータを取得する工程と、１溶接ロボット
を指定する工程と、指定された１溶接ロボットに最初に
割り振られる第１未処理打点を指定する工程と、ガンデ
ータを用いて、指定された未処理打点に対して１スポッ
ト溶接ガンを指定する工程と、ガンデータを用いて、指
定された１スポット溶接ガンで処理される未処理打点を
抽出する工程とをさらに備えればよい。一般に、生産ラ
インでは、未処理打点の特性に応じて処理に用いられる
スポット溶接ガンの種類が異なる。１スポット溶接ガン
には必ずそのスポット溶接ガンで処理可能な未処理打点
が割り振られなければならない。ガンデータに基づき未
処理打点ごとに使用可能なスポット溶接ガンの種類が特
定されれば、指定されたスポット溶接ガンで確実に処理
される未処理打点を簡単に抽出することができるのであ
る。こうして抽出された未処理打点から、前記最大値が
示す最大作業時間内に１スポット溶接ガンで処理される
未処理打点群が特定されれば、生産ラインの実情に則し
た信頼性の高いシミュレーション結果を提供することが
できる。

【００１２】また、前記未処理打点群を特定するにあた
って、作業配分シミュレーション方法は、各スポット溶
接ガンごとに作動範囲を示す作動範囲データを取得する
工程と、前記未処理打点群を特定するにあたって、前記
打点データに基づき、前記第１未処理打点を含む作動範
囲を前記ワーク上で画定する工程と、画定された作動範
囲に含まれる未処理打点を抽出する工程とをさらに備え
てもよい。一般に、生産ラインでは、溶接ロボットの動
きに基づいてスポット溶接ガンの作動範囲が限定されて
しまう。この作動範囲外に存在する未処理打点をスポッ
ト溶接ガンが処理することができない。したがって、１
スポット溶接ガンには必ず作動範囲内の未処理打点が割
り振られなければならない。ワーク上でスポット溶接ガ
ンの作動範囲が特定されれば、作動範囲に含まれる未処
理打点を簡単に抽出することが可能となる。こうして抽
出された未処理打点から、前記最大値が示す最大作業時
間内に１スポット溶接ガンで処理される未処理打点群が
特定されれば、生産ラインの実情に則した信頼性の高い
シミュレーション結果を提供することができる。

【００１３】さらに、前記未処理打点群を特定するにあ
たって、作業配分シミュレーション方法は、前記第１未
処理打点から順番に、前記未処理打点群に含まれる１未
処理打点ごと打順を付与する工程と、打順が付与される
たびに、その打順で特定される１未処理打点までに１ス
ポット溶接ガンが費やす処理時間を算出する工程と、算
出された処理時間が前記最大値に達するか否かを判定す
る工程とを備えてもよい。一般に、生産ラインでは、１
作業ステーションごとに作業時間が限定される。限定さ
れた作業時間すなわち最大作業時間内にスポット溶接ガ
ンは処理を完了しなければならない。未処理打点が割り
振られるたびに処理時間が最大値と比較されれば、確実
に最大値が示す最大作業時間内に処理される未処理打点
のみが１スポット溶接ガンに割り振られることができ
る。

【００１４】前記処理時間は、例えば、１対の未処理打
点間で費やされるスポット溶接ガンの２点間移動時間を
示す移動時間データを用いて算出されればよい。一般
に、１対の未処理打点間の距離が異なったり、未処理打
点間でスポット溶接ガンのアプローチ方向が異なったり
すれば、それらの未処理打点間でスポット溶接ガンが費
やす移動時間も異なってくる。したがって、２点間移動
時間を考慮して処理時間を算出すれば、生産ラインの実
情に則した信頼性の高いシミュレーション結果を提供す
ることができるのである。

【００１５】２点間移動時間は全ての１対の未処理打点
間で共通に設定されてもよい。その一方で、作業配分シ
ミュレーション方法は、付与された打順に従って相前後
する１対の未処理打点に対してスポット溶接ガンのアプ
ローチ方向を規定するベクトルを特定する工程と、ベク
トル同士の位置関係を検出する工程と、検出された位置
関係に基づいて、溶接ロボットの姿勢変化の有無を判断
する工程とを備えてもよい。こうして姿勢変化の有無に
応じて２点間移動時間を区別することができれば、シミ
ュレーション結果の信頼性を高めることができる。

【００１６】この場合には、姿勢変化がないと判断され
ると、短ピッチ移動時間データで示されるスポット溶接
ガンの短ピッチ移動時間を用いてスポット溶接ガンの前
記処理時間が算出される。短ピッチ移動時間データによ
れば、２未処理打点間でスポット溶接ガンを直線的に移
動させることができる場合のスポット溶接ガンの２点間
移動時間が特定される。全ての該当する２未処理打点の
組み合わせに対して共通に短ピッチ移動時間データが設
定されれば、一義的に処理時間を算出することができ、
シミュレーション方法の計算処理を簡略化することがで
きる。その一方で、短ピッチ移動時間データは該当する
２未処理打点の組み合わせに対して個別に設定されても
よい。シミュレーション結果の信頼性を一層高めること
ができるからである。例えば、短ピッチ移動時間データ
は２未処理打点間の距離に比例して設定されればよい。

【００１７】また、姿勢変化があると判断されると、姿
勢変化時間データで示される溶接ロボットの姿勢変化時
間を用いてスポット溶接ガンの前記処理時間が算出され
る。姿勢変化時間データによれば、２未処理打点間で直
線的にスポット溶接ガンを移動させることができず、一
方の未処理打点を処理後に一旦ワークからスポット溶接
ガンを後退させ、他方の未処理打点に向けてスポット溶
接ガンを前進させる必要がある場合のスポット溶接ガン
の２点間移動時間が特定される。全ての該当する２未処
理打点の組み合わせに対して共通に姿勢変化時間データ
が設定されれば、一義的に処理時間を算出することがで
き、シミュレーション方法の計算処理を簡略化すること
ができる。その一方で、姿勢変化時間データは該当する
２未処理打点の組み合わせに対して個別に設定されても
よい。生産ラインの実情に則した信頼性の高いシミュレ
ーション結果を提供することができるからである。例え
ば、姿勢変化時間データはスポット溶接ガンのアプロー
チ方向の角度偏差に比例して設定されればよい。

【００１８】さらにまた、前記未処理打点群を特定する
にあたって、作業配分シミュレーション方法は、前記打
点データで示される未処理打点ごとに、前記ワークの特
性によって必然的に決定される打順を特定する打順デー
タを取得する工程と、前記打順データに基づき、打順の
若い未処理打点を優先的に前記未処理打点群に含ませる
工程とを備えてもよい。一般に、ワーク上では、任意の
構成部材に覆われてしまう打点が存在することがある。
こういった打点は、ワークにそういった構成部材が取り
付けられる以前に処理されなければならない。打順デー
タによってそういった必然的な打順が特定されれば、ワ
ークに必然的に生じる順番に従って未処理打点を割り振
ることが可能となる。こうして必然的な打順に従って前
記未処理打点群が特定されれば、処理作業の実情に則し
た信頼性の高いシミュレーション結果を提供することが
できることとなる。

【００１９】本発明に係る作業配分シミュレーション方
法では、以上のように未処理打点群を特定するにあたっ
てガンデータや作動範囲データ、打順データを用いたり
処理時間を算出したりすることができる一方で、１スポ
ット溶接ガンごとに未処理打点を割り振るにあたっても
同様にガンデータや作動範囲データ、打順データを用い
たり処理時間を算出したりすることができる。その結
果、シミュレーション結果の信頼性を一層高めることが
できるのである。

【００２０】例えば、本発明に係る作業配分シミュレー
ション方法は、各スポット溶接ガンごとに作動範囲を示
す作動範囲データを取得する工程と、前記未処理打点を
割り振るにあたって、前記配置データに基づき、前記指
定された１スポット溶接ガンごとに作動範囲データで示
される作動範囲を前記ワーク上に投影する工程と、前記
打点データに基づき、投影された作動範囲に含まれる未
処理打点を選択する工程とを備えてもよい。かかる処理
工程によれば、前述した通り、作動範囲に含まれる未処
理打点を簡単に抽出することができ、こうして抽出され
た未処理打点を１スポット溶接ガンに割り振ることが可
能となる。

【００２１】また、作業配分シミュレーション方法は、
前記選択された未処理打点に打順を付与する工程と、打
順に従って順番に現未処理打点を指定する工程と、現未
処理打点が指定されると、現未処理打点までに前記指定
された１スポット溶接ガンが費やす処理時間を算出する
工程と、算出された処理時間が前記指定された作業時間
値に達するか否かを判定する工程とをさらに備えること
ができる。かかる処理工程によれば、前述した通り、作
業時間値が示す最大作業時間内に処理される未処理打点
のみが１スポット溶接ガンに割り振られることができ
る。

【００２２】さらに、作業配分シミュレーション方法
は、前記打点データで示される未処理打点ごとに、前記
ワークの特性によって必然的に決定される打順を特定す
る打順データを取得する工程と、前記打順データに基づ
き、打順の若い未処理打点を優先的に前記指定された１
スポット溶接ガンに割り振る工程とをさらに備えること
ができる。かかる処理工程によれば、前述した通り、ワ
ークに必然的に生じる順番に従って未処理打点を１スポ
ット溶接ガンに割り振ることができる。

【００２３】以上の生産ラインの作業配分シミュレーシ
ョン方法は、前述した通り溶接ロボットが配置される生
産ラインに適用されることができるだけでなく、広く一
般の生産ラインに適用されることができる。すなわち、
本発明に係る生産ラインの作業配分シミュレーション方
法は、ワーク上の全ての未処理作業点の位置を示す作業
点データを取得する工程と、１作業ツールの最大作業時
間を示す複数の作業時間値を含む作業時間データを取得
する工程と、作業時間値の最大値が指定されると、前記
作業点データに基づき、最大値が示す最大作業時間内に
１作業ツールで処理される未処理作業点群を特定する工
程と、特定された未処理作業点群に基づいて、１生産ラ
インに沿って作業ツールの配置を特定する配置データを
作成する工程と、前記最大値以外の作業時間値が指定さ
れると、前記配置データに基づき、生産ラインの上流側
から順番に１作業ツールを指定する工程と、１作業ツー
ルが指定されると、前記配置データおよび作業点データ
に基づき、前記指定された作業時間値が示す最大作業時
間内に処理される未処理作業点を前記指定された１作業
ツールに割り振る工程とを備えることができる。

【００２４】ここで、作業ツールは、少なくとも２部材
を互いに接合する接合ツールであればよく、そういった
接合には、少なくとも、溶接、ボルト打ちおよびリベッ
ト打ちのいずれか１つが含まれることができる。ただ
し、これらの用途に限定されるわけではない。

【００２５】なお、以上の生産ラインの作業配分シミュ
レーション方法はコンピュータを利用したソフトウェア
処理によって実施されることができる。しかも、本発明
に係る生産ラインの作業配分シミュレーション方法を実
行するソフトウェアは、ＦＤ（フロッピーディスク）や
ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオ
ディスク）といった可搬性の記録媒体に格納されて配布
されることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の一実施形態を説明する。

【００２７】図１は自動車の車体フレームを製造する生
産ラインの一具体例を示す。この生産ライン１０は、例
えば、車体フレーム１１を構成する構成部材同士を少数
のスポット溶接打点で接合し、車体フレーム１１の骨組
みを組み立てる組み立てライン１２と、スポット溶接打
点を打ち増して、組み立てられた骨組みの接合強度を向
上させるいわゆる「増し打ちライン」１３とを備える。
例えば、増し打ちライン１３には、入り口から出口に向
かって９つの作業ステーション１３ａ〜１３ｉが設定さ
れる。各作業ステーション１３ａ〜１３ｉには複数台の
溶接ロボット１４が配置される。こうした溶接ロボット
１４の配置は、後述するように、例えば本発明に係る生
産ラインの作業配分シミュレーション方法によって決定
されることができる。

【００２８】生産ライン１０には、全ての作業ステーシ
ョン１３ａ〜１３ｉを通過するライン搬送装置１６が設
けられる。このライン搬送装置１６は、生産ライン１０
に沿って同期して間欠的に移動する複数の台車１７を備
える。各台車１７は、所定の搬送時間Ｔｔで、例えば各
作業ステーション１３ａ〜１３ｉから次の作業ステーシ
ョンに移動する。作業ステーション１３ａ〜１３ｉで
は、台車１７は、所定のタクト時間Ｔｑその位置に停止
する。この停止の間に、各溶接ロボット１４に装着され
たスポット溶接ガンが作業を実施する。台車１７に搭載
された車体フレーム１１すなわちワークは、それらの移
動および停止を繰り返しながら控え位置Ｐｓから最終位
置Ｐｆまで運ばれ完全な車体フレーム１１に仕上げられ
ていく。搬送時間Ｔｔは、一般に、台車１７を移動させ
るライン搬送装置１６の搬送速度によって規定される。

【００２９】例えば図２に示されるように、各溶接ロボ
ット１４は、先端にスポット溶接ガン１９が装着される
例えば１本のアーム２０を備える。スポット溶接ガン１
９の移動は、アーム基点２１に対するアーム２０の進退
運動Ｍａ、首振り運動Ｍｂおよび回転運動Ｍｃによって
規定される。スポット溶接ガン１９の移動範囲の最外縁
によって、溶接ロボット１４のリーチに基づく作動範囲
Ｏａは規定される。ただし、溶接ロボット１４のアーム
２０は１以上の関節を備えていてもよい。

【００３０】スポット溶接ガン１９には、例えば図３に
示されるように、様々な形態のものＳＣＡ、ＳＣＢ…が
存在する。車体フレーム１１上のスポット溶接打点の位
置や向き、スポット溶接される打点の接合強度を始めと
する様々な要因によって各スポット溶接打点に使用され
るスポット溶接ガン１９の種類は異なる。各溶接ロボッ
ト１４に装着されるスポット溶接ガン１９の形態ＳＣ
Ａ、ＳＣＢ…は、後述するように、例えば本発明に係る
生産ラインの作業配分シミュレーション方法によって決
定されることができる。

【００３１】各溶接ロボット１４は、タクト時間Ｔｑ内
に全ての作業を完了しなければならない。各溶接ロボッ
ト１４の作業に必要とされる作業時間は、例えば図４に
示されるように、第１打点に対してスポット溶接ガン１
９を接近させる際に費やされる前進時間Ｔｆや、最終打
点からスポット溶接ガン１９を離反させる際に費やされ
る後退時間Ｔｂのほか、１対の打点間でスポット溶接ガ
ン１９を移動させる際に費やされる短ピッチ移動時間Ｔ
ｐおよび姿勢変化時間Ｔｃといった２点間移動時間によ
って特定されることができる。例えば、同一平面上に配
置される連続した１対の打点間で直線的にスポット溶接
ガン１９を移動させることができる場合には、短ピッチ
移動時間Ｔｐが２点間移動時間に適用される。１対の打
点間でスポット溶接ガン１９を移動させるにあたって、
１対の打点間で直線的にスポット溶接ガン１９を移動さ
せることができず、一方の打点を処理後に一旦車体フレ
ーム１１からスポット溶接ガン１９を後退させ、他方の
打点に向けてスポット溶接ガン１９を再び前進させる必
要がある場合には、姿勢変化時間Ｔｃによって２点間移
動時間が特定される。これらの移動時間パラメータは、
一般に、アーム２０を駆動するサーボモータ（図示せ
ず）の作動速度によって規定される。同時に、作業時間
には、スポット溶接ガン１９に対する通電時間、ホール
ド時間およびＩ／Ｆ（インターフェース）時間の総計に
よって算出される溶接時間Ｔｗやガン開閉時間Ｔｇとい
ったパラメータが含まれることができる。

【００３２】いま、例えば図５に示される車体フレーム
１１を製造するために新たに増し打ちライン１３を構築
する場合を考える。車体フレーム１１上には、構成部材
同士の接合強度を考慮して複数個のスポット溶接打点２
３が設定される。スポット溶接打点２３は、後述する生
産ラインの作業配分シミュレーション方法の計算処理を
簡略化するためにグループ化される。

【００３３】図６は、本発明に係る生産ラインの作業配
分シミュレーション方法を実現するＣＡＤ／ＣＡＭ（コ
ンピュータ支援設計製造）システム２４を示す。このＣ
ＡＤ／ＣＡＭシステム２４は、例えばＣＤ（コンパクト
ディスク）やＦＤ（フロッピーディスク）といった可搬
性の記録媒体２５からシミュレーションソフトウェアを
取り込み、取り込んだシミュレーションソフトウェアを
実行するコンピュータ本体２６を備える。シミュレーシ
ョンソフトウェアの実行にあたって、コンピュータ本体
２６は、キーボードやマウスといった入力装置２７や、
例えばディスクアレイ装置２８によって構築されるデー
タベースから必要な情報を受け取る。シミュレーション
の結果は、ディスプレイ装置やプリンタ装置といった出
力装置２９を通じて作業者に提示される。

【００３４】このシミュレーションソフトウェアによれ
ば、１作業ステーション当たりに許容されるタクト時間
Ｔｑすなわち最大作業時間の最大値が指定されると、ま
ず、その最大値が示す最大作業時間をフルに活用すべく
各スポット溶接ガンに未処理打点の処理が配分される。
この配分によって生産ライン１０に沿ってスポット溶接
ガン１９の配列が決定される。続いて、最大値よりも小
さい作業時間値を用いて各スポット溶接ガン１９に未処
理打点の処理が再配分される。その結果、多くの未処理
打点が配分されたいわゆる稼動率の高いスポット溶接ガ
ン１９では、最大値が示す最大作業時間内であれば処理
される未処理打点の中から、最大値より小さい作業時間
値が示す最大作業時間内に処理しきれない未処理打点が
生じることがある。こうした未処理打点は、再配分時
に、最大作業時間に対して稼動率に余裕のある他のスポ
ット溶接ガンに配分し直される。その結果、生産ライン
１０全体を通じてスポット溶接ガンの打点配分すなわち
稼動率が平坦化される。

【００３５】この作業配分シミュレーション方法が実行
されると、後述するように、スポット溶接ガン１９ごと
に、スポット溶接打点２３の配分結果と各スポット溶接
打点２３の打順とが特定されることができる。特定され
た配分結果と打順とは、コンピュータ本体２６に接続さ
れるオフラインティーチシステム３０に受け渡されるこ
とができる。このオフラインティーチシステム３０によ
れば、各溶接ロボット１４ごとに、受け取った配分結果
と打順とに基づきスポット溶接ガン１９の移動経路が決
定されることができる。

【００３６】こうした移動経路の決定にあたっては、作
業者の手で、溶接ロボット１４に装着されたスポット溶
接ガン１９が実際に動かされる。作業者は、受け取った
打順に従ってスポット溶接打点２３を次々に連結するよ
うにスポット溶接ガン１９を移動させればよい。コント
ローラ３１は、スポット溶接ガン１９の移動に必要とさ
れるアーム２０の進退運動Ｍａ、首振り運動Ｍｂおよび
回転運動Ｍｃを特定し記憶する。

【００３７】こうした移動経路の覚え込ませすなわちオ
フラインティーチは、例えば生産ライン１０に沿って実
際に溶接ロボット１４が配置された場合のように、溶接
ロボット１４と車体フレーム１１との位置関係を確認し
ながら行われる。実際に生産ライン１０が稼動すると、
コントローラ３１は、記憶したアーム２０の進退運動Ｍ
ａ、首振り運動Ｍｂおよび回転運動Ｍｃに従って溶接ロ
ボット１４を作動させ、作業者が設定した移動経路に従
ってスポット溶接ガン１９を移動させる。

【００３８】こうしてオフラインティーチシステム３０
で移動経路が決定されると、決定された実際の移動経路
に基づいて、個別具体的に、前述した前進時間Ｔｆや後
退時間Ｔｂ、短ピッチ移動時間Ｔｐ、姿勢変化時間Ｔｃ
といったスポット溶接ガンの移動時間を正確に求めるこ
とができる。求められた移動時間は、後述するように、
データベースにフィードバックされることができる。

【００３９】シミュレーション結果には、特定された打
順に従ってスポット溶接打点２３を次々に連結する仮想
移動経路が含まれてもよい。こうした仮想移動経路を用
いれば、作業者がコントローラ３１にスポット溶接ガン
１９の動きを覚え込ませるに先立って、スポット溶接ガ
ン１９の動きを作業者の目に確認させることができる。
作業者は、確認した移動経路を土台に、自らの経験則を
加え、新たに最適な移動経路を設定することができる。
その結果、オフラインティーチにおける作業者の負担は
軽減される。

【００４０】次に、シミュレーションソフトウェアの実
行に必要とされるデータベースの構造を詳述する。図６
に示されるように、データベースは設備データ３２、ワ
ークデータ３３およびオフラインティーチデータ３４に
大きく区分けされる。設備データ３２には、増し打ちラ
イン１３に付帯する設備の三次元ＣＡＤデータや、スポ
ット溶接ガン１９の形態ごとに固有の占有空間を示す占
有空間データが含まれる。設備の三次元ＣＡＤデータを
用いれば、シミュレーションによって決定される増し打
ちライン１３に沿った溶接ロボット１４の配置が特定さ
れることができる。溶接ロボット１４の配置は、例え
ば、溶接ロボット１４が所属する作業ステーション１３
ａ〜１３ｉの識別子と、各作業ステーション１３ａ〜１
３ｉに仮想的に設定された三次元座標軸に基づく三次元
座標値とによって特定されればよい。

【００４１】占有空間データは、作業時にスポット溶接
ガン１９が占有可能な最大占有空間を特定する。占有空
間は、例えば図７に示すように、スポット溶接打点２３
を中心に描かれ、スポット溶接ガン１９をすっぽりと囲
む規定半径ｒの球面によって規定されればよい。こうし
た占有空間は、スポット溶接打点２３の三次元座標と半
径ｒの大きさとによって簡単に特定されることができ
る。その一方で、スポット溶接ガン１９の形状を示す三
次元形状データを用いてこうした占有空間を表現すれ
ば、実際のスポット溶接ガン１９の占有空間に則した精
度の高い占有空間を特定することができる。

【００４２】その他、設備データ３２には、前述した搬
送時間Ｔｔを一律的に示す搬送時間データや、タクト時
間Ｔｑを一律的に示すタクト時間データが含まれる。タ
クト時間データすなわち作業時間データによって１作業
ステーション当たりの最大作業時間すなわち各溶接ロボ
ット１４の最大作業時間が特定される。

【００４３】ワークデータ３３には、ワークすなわち車
体フレーム１１上の全ての未処理打点の位置を示す打点
データや、打点データで示される未処理打点ごとに、車
体フレーム１１の特性によって必然的に決定される打順
を特定する打順データ、打点データで示される未処理打
点ごとに使用可能なスポット溶接ガンを特定するガンデ
ータが含まれる。

【００４４】打点データは、例えば図８および図９に示
されるように、各スポット溶接打点２３の位置を三次元
座標（Ｔ，Ｂ，Ｈ）によって特定する。座標Ｔは、例え
ば基準点ＣＣを基準に車体前後方向位置を規定する。座
標Ｂは、基準点ＣＣを基準に車体幅方向位置すなわち奥
行き方向位置を規定する。座標Ｈは、基準点ＣＣを基準
に車体の高さ方向位置を規定する。こうした打点データ
は、例えばＣＡＤ／ＣＡＭシステム２４に取り込まれる
車体フレーム１１の三次元設計データに基づいて算出さ
れればよい。なお、図８および図９では、説明の便宜
上、座標Ｂは無視されている。

【００４５】図５を併せて参照すると明らかなように、
この打点データでは、大分類「Ａ」〜「Ｋ」によって車
体フレーム１１の部位ごとに未処理打点群が大まかに分
類される。各大分類「Ａ」〜「Ｋ」は、同一のスポット
溶接ガン１９で連続的に処理可能な未処理打点群を示す
中分類「Ａ１」〜「Ｋ３」に細分化される。この細分化
は、スポット溶接ガン１９のアプローチ方向やガン開閉
時の姿勢に基づいて行われればよい。小分類「Ａ１−
１」〜「Ｋ３−２」は、５打点を目安に未処理打点群を
グループ化し、打点位置の明確化を図っている。打点デ
ータには、小分類「Ａ１−１」〜「Ｋ３−２」ごとに、
所属する未処理打点の打点数および中央位置の三次元座
標値が示される。ただし、このように未処理打点がグル
ープ化される必要は必ずしもなく、全ての未処理打点が
個々に独立に取り扱われてもよい。

【００４６】また、車体フレーム１１では、任意の構成
部材に覆われてしまう打点２３が存在する。こういった
打点２３は、車体フレーム１１にそうした構成部材が取
り付けられる以前に処理されなければならない。打順デ
ータは、例えば図８および図９に示されるように、そう
いった打点２３の処理順番を特定する。図８および図９
では、順番付けが必要となる打点に「１」「２」「３」
といった順番が表示され、順番に関係なく処理可能な打
点には「−１」が表示されている。

【００４７】打点データには、さらに、各未処理打点に
必要とされる溶接時間Ｔｗを示す溶接時間データ（図示
せず）が付加される。溶接時間データは、１小分類「Ａ
１−１」〜「Ｋ３−２」ごとに、その小分類に所属する
未処理打点に共通に溶接時間Ｔｗを特定してもよい。

【００４８】ガンデータは、例えば図１０に示されるよ
うに、各中分類「Ａ１」〜「Ｋ３」ごとに使用可能なス
ポット溶接ガンの種類ＳＣＡ、ＳＣＢ…を特定する。車
体フレーム１１上のスポット溶接打点２３の位置や向
き、スポット溶接される打点２３の接合強度を始めとす
る様々な要因によって各スポット溶接打点２３の処理に
使用されるべきスポット溶接ガン１９の種類は異なる。
図１０から明らかなように、１つの中分類「Ａ１」〜
「Ｋ３」に対して複数の種類ＳＣＡ、ＳＣＢ…のスポッ
ト溶接ガン１９が特定されていてもよい。

【００４９】オフラインティーチデータ３４には、１溶
接ロボット１４と１スポット溶接ガン１９との組み合わ
せごとに、スポット溶接ガン１９の作動範囲Ｏａを示す
作動範囲データや、スポット溶接ガン１９のガン開閉時
間Ｔｇを示すガン開閉時間データのほか、スポット溶接
ガン１９の移動時間を示す移動時間データが含まれる。

【００５０】作動範囲データは、例えば、アーム基点２
１に原点が設定された各溶接ロボット１４固有の三次元
座標軸に基づく三次元座標値によって作動範囲Ｏａを特
定する。作動範囲Ｏａは、例えばアーム基点２１を中心
に描かれ、アーム２０のリーチを半径とした球面によっ
て規定されればよい。こうした作動範囲Ｏａは、アーム
基点２１の三次元座標とアーム２０のリーチの大きさと
によって簡単に特定されることができる。その一方で、
溶接ロボット１４の各関節作動域を考慮した三次元のキ
ネマティクス解でこうした作動範囲Ｏａを表現すれば、
実際のスポット溶接ガン１９の作動範囲に則した厳密な
作動範囲Ｏａを特定することができる。

【００５１】移動時間データには、前進時間Ｔｆを示す
前進時間データや、後退時間Ｔｂを示す後退時間デー
タ、短ピッチ移動時間Ｔｐを示す短ピッチ移動時間デー
タ、姿勢変化時間Ｔｃを示す姿勢変化時間データが含ま
れる。前進時間データや後退時間データは、全ての未処
理打点に共通に前進時間Ｔｆや後退時間Ｔｂを特定する
ことができる。短ピッチ移動時間データや姿勢変化時間
データは、１対の未処理打点のあらゆる組み合わせに対
して共通に短ピッチ移動時間Ｔｐや姿勢変化時間Ｔｃを
特定することができる。こうした移動時間データを用い
れば、作業配分シミュレーション方法の計算処理は軽減
される。

【００５２】その一方で、前進時間データや後退時間デ
ータは、各未処理打点ごとに個別に前進時間Ｔｆや後退
時間Ｔｂを特定することができ、短ピッチ移動時間デー
タや姿勢変化時間データは、１対の未処理打点のあらゆ
る組み合わせに対して個別に２点間移動時間すなわち短
ピッチ移動時間Ｔｐや姿勢変化時間Ｔｃを特定すること
ができる。こうした移動時間データは、例えば各溶接ロ
ボット１４ごとに、各関節の加減速に基づいて個別に推
定されればよい。その他、短ピッチ移動時間データはス
ポット溶接打点２３間の距離に比例して設定されてもよ
く、姿勢変化時間データは２つのスポット溶接打点２３
に対する距離およびアプローチ方向の角度偏差に比例し
て設定されてもよい。しかも、これらの移動時間データ
は、前述したようにオフラインティーチシステム３０で
求められた前進時間Ｔｆや後退時間Ｔｂ、短ピッチ移動
時間Ｔｐ、姿勢変化時間Ｔｃで置き換えられることがで
きる。こうした移動時間データを用いれば、シミュレー
ション結果の信頼性を高めることができる。

【００５３】次に本発明に係る生産ラインの作業配分シ
ミュレーション方法を詳述する。図１１に示されるよう
に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２４のコンピュータ本体２
６はステップＳ１で設備データ３２やワークデータ３
３、オフラインティーチデータ３４を取得する。続いて
ステップＳ２で、コンピュータ本体２６は、オペレータ
に可変データの指定を促す。入力を促されたオペレータ
は、入力装置２７を用いて、１作業ステーション当たり
に許容される溶接ロボット１４の許容台数や、各溶接ロ
ボット１４に装着されるスポット溶接ガン１９の作動範
囲を指定する。指定された許容台数は許容台数データと
して取り込まれる。許容台数は例えば１以上の整数Ｎで
表現されればよい。作動範囲データは、前述したオフラ
インティーチデータ３４から取り込まれる。作業者が溶
接ロボット１４の種類を指定すると、指定された種類の
溶接ロボット１４に関するアーム基点２１の三次元座標
値やアーム２０のリーチの大きさが特定されるのであ
る。

【００５４】必要な情報を受け取ったコンピュータ本体
２６は、ステップＳ３で、前述の打点データ、打順デー
タおよびガンデータに基づいて、作業時間データが示す
最大作業時間内に１スポット溶接ガン１９で処理される
未処理打点群を特定する。未処理打点群の特定工程の詳
細は後述される。かかる特定によって、後述するよう
に、１作業ステーションごとに、配置される溶接ロボッ
ト１４の台数や、各溶接ロボット１４に装着される１ス
ポット溶接ガン１９に配分される未処理打点群が決定さ
れる。この時点では、例えば図１２に点線で示されるよ
うに、第１作業ステーション１３ａの第１溶接ロボット
１４から順番に、最大作業時間を最大限に活かして未処
理打点が割り振られていく。その結果、図１２から明ら
かなように、多くの未処理打点が割り振られて稼動率の
高い溶接ロボットすなわちスポット溶接ガン１９と、少
ない未処理打点しか割り振られず稼動率の低い溶接ロボ
ットすなわちスポット溶接ガン１９との間で稼動率に大
きな開きが生じることがある。

【００５５】ステップＳ４では、特定された未処理打点
群に基づいて、１生産ラインに沿ってスポット溶接ガン
１９の配置を特定する配置データが作成される。この配
置データによれば、増し打ちライン１３に沿った溶接ロ
ボット１４の配置と、各溶接ロボット１４に装着される
１スポット溶接ガン１９の種類とが特定される。その結
果、増し打ちライン１３に沿ったスポット溶接ガン１９
の配置が明らかとなるのである。

【００５６】配置データは、例えば、溶接ロボット１４
が所属する作業ステーションの識別子と、各作業ステー
ションに仮想的に設定された三次元座標軸に基づく三次
元座標値とによって各溶接ロボット１４の位置を特定す
る。各作業ステーションでは、車体フレーム１１が作業
ステーションに停止した際に未処理打点群に含まれる全
ての未処理打点にスポット溶接ガン１９を届かせること
ができる位置に溶接ロボット１４が配置されればよい。

【００５７】その後、ステップＳ５で、作業時間データ
で示される最大作業時間に基づいて１作業時間値が指定
される。この１作業時間値は、作業時間データで示され
る最大作業時間から任意の刻み値を差し引くことによっ
て算出されればよい。

【００５８】続いてステップＳ６で、配置データおよび
打点データに基づき、指定された１作業時間値が示す最
大作業時間内に処理される未処理打点が各スポット溶接
ガン１９に割り振られていく。この割り振り工程の詳細
は後述される。この割り振り工程では、最大作業時間が
短縮されることから、いわゆる稼動率の高い１スポット
溶接ガン１９では、短縮前に配分された未処理打点群の
中から短縮後の最大作業時間内に処理しきれない未処理
打点が生じることがある。こうした未処理打点は、短縮
後に最大作業時間に対して稼動率に余裕のある他のスポ
ット溶接ガン１９に割り振り直される。その結果、増し
打ちライン１３全体を通じて、スポット溶接ガン１９に
対する打点配分が平坦化されるのである。

【００５９】このような最大作業時間の短縮化を実施す
ると、例えば図１２の実線で示されるように、溶接ロボ
ット１４すなわちスポット溶接ガン１９の稼動率が平均
化される。任意の条件の下で、作業時間データで示され
る最大作業時間に対して８０％の作業時間値が設定され
た結果、短縮前に著しく稼動率が低下していた溶接ロボ
ット「１４」「２４」「３４」「４３」「４４」「６
１」の稼動率が高められたのである。しかも、短縮前に
稼動率が高い溶接ロボット１４の稼動率は高いレベルに
維持されることができる。

【００６０】ステップＳ７では、打点データで示される
全ての未処理打点が配置データで示されるスポット溶接
ガン１９に完全に割り振られた否かが判断される。１つ
でも未処理打点が割り振られなかったことが判明する
と、ステップＳ８に進み、処理は終了する。ここでは、
最大作業時間が短くなると、ステップＳ４で決定された
スポット溶接ガン１９の配置では完全に打点２３を処理
することができないことが明らかとなる。打点配分の平
坦化に失敗し、ステップＳ３で得られた打点配分が出力
される。

【００６１】全ての未処理打点がいずれかのスポット溶
接ガン１９に完全に割り振られたことが確認されると、
ステップＳ９に進み、ステップＳ６の割り振り工程で平
坦化された打点配分結果が登録される。その結果、ステ
ップＳ３で取得された打点配分が新たな打点配分によっ
て更新されることとなる。

【００６２】続いてステップＳ１０で次作業時間値が指
定される。この次作業時間値は、ステップＳ５で指定さ
れた作業時間値から前述の刻み値を差し引くことによっ
て得られればよい。その後、処理はステップＳ６に戻
る。

【００６３】ステップＳ６〜Ｓ１０の処理が繰り返され
る結果、作業時間データで示される最大作業時間の最大
値が刻み値によって段階的に引き下げられ、最大作業時
間が引き下げられるたびに未処理打点の割り振り（ステ
ップＳ６）が試される。したがって、１つでも未処理打
点が割り振られずに残存したことがステップＳ７で明ら
かとなった時点で、全ての未処理打点が配置データで示
されるスポット溶接ガン１９に完全に割り振られる最大
作業時間の最小値すなわち作業時間値の最小値が明らか
となる。処理は終了し、最後に登録された打点配分がス
テップＳ８で出力される。最小値が示す最大作業時間内
に基づいて未処理打点が割り振られると、最大限に平坦
化された打点配分が得られることとなるのである。

【００６４】図１３を参照しつつ未処理打点群の特定工
程を詳述する。いま、図１１のステップＳ２で許容台数
データ＝３が取得された場合を考える。コンピュータ本
体２６は、ステップＴ１で、作業ステーション数ＳＴの
初期値＝１を記憶する。ステップＴ２では、記憶された
作業ステーション数ＳＴの値に応じて１作業ステーショ
ンが指定される。この指定によって、まず、第１作業ス
テーション１３ａが指定される。

【００６５】第１作業ステーション１３ａが指定される
と、ステップＴ３で、溶接ロボット数ＲＢの初期値＝１
が記憶される。ステップＴ４では、記憶された溶接ロボ
ット数ＲＢに応じてその作業ステーション内で１溶接ロ
ボットが指定される。この指定によって、第１作業ステ
ーション１３ａ内の第１溶接ロボットが指定される。こ
の時点で、例えば図１４に示されるように、打点配置結
果データ４１の溶接ロボット指定欄４２には、第１作業
ステーション１３ａの第１溶接ロボットを示す「１１」
が登録される。

【００６６】第１溶接ロボットが指定されると、ステッ
プＴ５で、その第１溶接ロボットに未処理打点が配分さ
れる。この打点配分の検討工程の詳細は後述される。配
分された未処理打点は、図１５に示されるように、小分
類「Ａ１−１」〜「Ｋ３−２」単位で打点配置結果デー
タ４１の打順欄４４に登録される。登録される数値によ
って打順が特定される。付随するカッコ内の数値は、そ
の小分類に含まれる未処理打点数を示している。打点デ
ータ上では、割り振られた未処理打点は消去される。

【００６７】こうして打点配分が決定されると、ステッ
プＴ６で、第１作業ステーション１３ａの第１溶接ロボ
ットの配置と、その第１溶接ロボットに装着されるスポ
ット溶接ガン１９の種類とが登録される。こうして登録
された溶接ロボットの配置やスポット溶接ガン１９の種
類は、図１１のステップＳ４で作成される配置データに
取り込まれることとなる。

【００６８】ステップＴ７では、配分された未処理打点
に対して占有領域が設定される。１スポット溶接ガン１
９が１スポット溶接打点２３を処理する間、その１スポ
ット溶接ガン１９の占有領域に存在する他のスポット溶
接打点２３を他のスポット溶接ガン１９が処理すること
はできない。他のスポット溶接ガン１９がその占有領域
に侵入すると、スポット溶接ガン１９同士が衝突してし
まうからである。この占有領域の設定によれば、同一の
作業ステーション内で同居する他のスポット溶接ガン１
９が踏み込めない干渉領域が画定されることとなる。

【００６９】例えば溶接ロボット「１１」に対して未処
理打点の小分類「Ｈ３」「Ｂ１−１」〜「Ｂ１−３」
「Ａ６−１」〜「Ａ８」が割り振られると、図１６に示
されるように、それらの未処理打点の占有領域４５が設
定される。こうした占有領域４５は、設備データ３２に
含まれる占有空間データに基づいて規定されるスポット
溶接ガン１９の占有空間を車体フレーム１１に投影させ
ることによって画定されればよい。球面によって占有空
間が表現されていれば、未処理打点の三次元座標値と規
定半径ｒとによって簡単に占有空間を車体フレーム１１
に投影させることができる。その一方で、スポット溶接
ガン１９の形状を示す三次元形状データで占有空間が表
現されていれば、占有領域を一層厳密に画定することが
でき、シミュレーション結果の信頼性を高めることがで
きる。この占有領域４５が設定された後、同一作業ステ
ーション１３ａ内で新たに溶接ロボット１４が指定され
ると、占有領域４５に含まれる未処理打点は新たに指定
された溶接ロボット１４には配分されない。

【００７０】第１溶接ロボットに対する未処理打点の配
分が完了すると、ステップＴ８で溶接ロボット数ＲＢが
計数される。ステップＴ９では、計数された溶接ロボッ
ト数ＲＢが許容台数データで示される許容台数＝３と比
較される。溶接ロボット数ＲＢが許容台数＝３を超えな
いので、ステップＴ４に戻って、溶接ロボット数ＲＢの
値に基づいて新たに第２溶接ロボットが指定される。こ
の指定によって、図１７に示すように、第１作業ステー
ション１３ａ内の第２溶接ロボットを示す「１２」が打
点配置結果データ４１の溶接ロボット指定欄４２に登録
される。第２溶接ロボットが指定されると、ステップＴ
４〜Ｔ９の処理が実施される。

【００７１】ステップＴ４〜Ｔ９の処理は、ステップＴ
９で計数される溶接ロボット数ＲＢが許容台数＝３を超
えるまで繰り返される。溶接ロボット数ＲＢが許容台数
＝３を超えた時点で、第１作業ステーション内の３つの
溶接ロボット「１１」「１２」「１３」に対して未処理
打点の配分が完了される。

【００７２】ステップＴ８で計数された溶接ロボット数
ＲＢが許容台数を超えると、ステップＴ１０で作業ステ
ーション数ＳＴが計数される。続いて、ステップＴ１１
で、１作業ステーションに対して設定されていた占有領
域４５が解除される。この解除によって、新たな作業ス
テーションに対して占有領域４５が白紙化される。その
後、ステップＴ１２で、打点データ内に未処理打点が残
存するか否かが判断される。未処理打点が残存していれ
ば、ステップＴ２に戻って、作業ステーション数ＳＴの
値に基づいて新たに１作業ステーションが指定される。
この指定によって、第２作業ステーション１３ｂが指定
されることとなる。

【００７３】第２作業ステーション１３ｂが指定される
と、ステップＴ３、Ｔ４で、第２作業ステーション１３
ｂ内の第１溶接ロボットを示す「２１」が打点配置結果
データ４１の溶接ロボット指定欄４２に登録される。こ
の第２作業ステーション１３ｂに対してステップＴ４〜
Ｔ９の処理が繰り返される結果、第２作業ステーション
１３ｂ内の３つの溶接ロボット「２１」「２２」「２
３」に対して配分された未処理打点が打点配置結果デー
タ４１に登録される。

【００７４】第２作業ステーション１３ｂに対して未処
理打点の登録が完了すると、再びステップＴ２に戻って
新たに１作業ステーションが指定される。この指定によ
って第３作業ステーション１３ｃが指定されることとな
る。その結果、この第３作業ステーション１３ｃに対し
てステップＴ３〜Ｔ１１の処理が実施される。

【００７５】こうしてステップＴ２〜Ｔ１２の処理が繰
り返され、車体フレーム１１上の全ての未処理打点が打
点配置結果データ４１に登録される。その結果、配分さ
れるべき未処理打点が存在しないことがステップＴ１２
で検出され、ステップＴ１３で打点配置結果データ４１
が出力される。このとき、ステップＴ６で登録された溶
接ロボット１４の配置は配置データに引き渡される。各
溶接ロボット１４の配置が引き渡されると、図１１のス
テップＳ４で、前述した通り配置データが作成されるの
である。

【００７６】なお、ステップＴ９で溶接ロボット数ＲＢ
が許容台数を超えるまでに、干渉などの影響によって、
未処理打点が残存するにも拘らず未処理打点が全く割り
振られない溶接ロボット１４が存在することがある。こ
うした場合には、残存した未処理打点の配分は次作業ス
テーションに持ち越される。溶接ロボット指定欄４２に
記入された溶接ロボット１４の指定は取り消されればよ
い。

【００７７】次に、図１３のステップＴ５における打点
配分の検討工程を詳述する。この工程では、例えば図１
８に示されるように、ステップＰ１で、図１１のステッ
プＳ１で取得された打順データに基づいて、各未処理打
点の打順が検索される。検索の結果、最も若い打順
「１」に相当する未処理打点が抽出される。こうしてス
テップＰ２以降で、打順の若い未処理打点が優先的に１
溶接ロボット１４に配分されていくことになる。

【００７８】ステップＰ２では、１作業ステーション内
で既に設定された占有領域４５が検出される。検出され
た占有領域４５以外の領域から、ステップＰ１で特定さ
れた打順の未処理打点群が呼び出される。特定された打
順の全ての未処理打点が占有領域４５に含まれる場合に
は、打順に関係のない打順「−１」の未処理打点が呼び
出されることとなる。

【００７９】ステップＰ３では、呼び出された未処理打
点群の中から、図１３のステップＴ４で指定された１溶
接ロボット１４に対して最初に配分されるべき第１未処
理打点が抽出される。抽出された第１未処理打点に対し
て溶接ロボット１４が位置決めされる。位置決めにあた
っては、作業ステーションに停止する車体フレーム１１
の三次元座標空間に対して溶接ロボット１４固有の三次
元座標空間が取り込まれればよい。第１未処理打点の抽
出工程の詳細は後述される。

【００８０】第１未処理打点が抽出されると、ステップ
Ｐ４で、図１１のステップＳ１で取得されたガンデータ
に基づいて、その第１未処理打点に適したデフォルトの
１スポット溶接ガン１９が指定される。指定されたスポ
ット溶接ガン１９を示す識別子「ＭＣＦ」は、図１９に
示すように、打点配置結果データ４１の使用ガン欄４３
に登録される。

【００８１】ステップＰ５で、指定されたスポット溶接
ガン「ＭＣＦ」で処理される未処理打点が抽出され、抽
出された未処理打点が１溶接ロボット１４に割り振られ
る。この打点配分の決定工程の詳細は後述される。

【００８２】図２０に示すフローチャートを参照し、図
１８のステップＰ３における第１未処理打点の抽出工程
を詳述する。この工程では、図１８のステップＰ２で呼
び出された未処理打点の中から、例えば、車体フレーム
１１に設定された任意の基準点ＣＣから最も離れた未処
理打点が抽出される。全ての未処理打点に対して基準点
ＣＣからの距離ＤＢが算出され、算出された距離ＤＢの
一番大きな未処理打点が選択されるのである。基準点Ｃ
Ｃには、例えば図５に示されるように、三次元座標軸Ｔ
ＢＨに対して車体フレーム１１の中心座標（０，０，
０）が選択されればよい。

【００８３】まず、ステップＱ１でパラメータＤＡ＝０
が設定される。ステップＱ２では、基準点ＣＣの三次元
座標（０，０，０）に対する１未処理打点（Ｔ，Ｂ，
Ｈ）の距離ＤＢが算出される。ステップＱ３で、算出さ
れた距離ＤＢがパラメータＤＡを超えていれば、ステッ
プＱ４で、算出された距離ＤＢの値がパラメータＤＡに
置き換えられる。パラメータＤＡが置き換えられると、
ステップＱ５で、その未処理打点ＰＰの三次元座標
（Ｔ，Ｂ，Ｈ）が記憶される。続いてステップＱ６で次
の未処理打点を探しにいく。

【００８４】ステップＱ３で、算出された距離ＤＢがパ
ラメータＤＡを超えなければ、パラメータＤＡを置き換
えずに次の未処理打点を探しにいく（ステップＱ６）。
その結果、常に基準点ＣＣから最も離れた未処理打点Ｐ
Ｐの三次元座標（Ｔ，Ｂ，Ｈ）が記憶され続ける。全て
の未処理打点に対する基準点ＣＣからの距離が算出され
ると、ステップＱ７で、記憶された未処理打点が三次元
座標（Ｔ，Ｂ，Ｈ）で特定されることとなる。打点配置
結果データ４１の打順欄４４では、例えば図１９に示さ
れるように、特定された第１未処理打点に対して打順
「１」が登録される。

【００８５】次に図２１に示すフローチャートを参照
し、図１８のステップＰ５における打点配分の決定工程
を詳述する。この決定工程では、まず、ステップＵ１
で、以下の処理で用いられるパラメータＴ１、Ｔ２、Ｔ
Ｏが初期化される。

【００８６】ステップＵ２では、１溶接ロボット１４に
最初に配分された第１未処理打点に対して、図１１のス
テップＳ２で指定された作動範囲データで示される作動
範囲Ｏａが画定される。この画定にあたっては、作動範
囲データで示される作動範囲Ｏａが車体フレーム１１に
対して投影される。作動範囲Ｏａは、例えば図２２に示
されるように、第１未処理打点「Ｈ２」「Ｋ３−２」を
中心に作動範囲データで示される半径の球面を車体フレ
ーム１１に投影させることによって規定されてもよい。
その他、図１８のステップＰ３で車体フレーム１１の三
次元座標空間に取り込まれた溶接ロボット１４の位置を
用いれば、溶接ロボットのアーム基点２１を中心に描か
れる球面や、溶接ロボット１４の三次元キネマティクス
解に基づいて作動範囲Ｏａは規定されることができる。

【００８７】作動範囲Ｏａが画定されると、ステップＵ
３で、図１８のステップＰ２で呼び出された未処理打点
の中から、その作動範囲Ｏａに含まれる未処理打点が特
定される。その後、ステップＵ４以下で、特定された未
処理打点の中から、指定された１スポット溶接ガン１９
で処理される未処理打点が抽出される。

【００８８】詳述すると、ステップＵ４で、ガンデータ
を用いて、指定されたスポット溶接ガン１９で次に処理
される次未処理打点が決定される。この次未処理打点に
は、第１未処理打点に最近の未処理打点が選択されれば
よい。決定された次未処理打点にはステップＵ５で打順
が付与される。次未処理打点の打順「２」は打点配置結
果データ４１の打順欄４４に登録される。

【００８９】打順「２」が登録されると、第１未処理打
点から第２未処理打点までスポット溶接ガン１９が移動
する際に費やされる移動時間Ｔ１が取得される。未処理
打点の組み合わせが特定されれば、前述したとおり、オ
フラインティーチデータ３４によって移動時間Ｔ１は特
定されることができる。ただし、この場合には、１対の
未処理打点のあらゆる組み合わせに対して２点間の移動
時間Ｔ１を予め登録しておかなければならない。ここで
は、溶接ロボットの姿勢変化の有無を判断し、その判断
に基づいて短ピッチ移動時間Ｔｐや姿勢変化時間Ｔｃの
規定値を用いて簡略的に移動時間Ｔ１を導き出すことと
する。

【００９０】まず、ステップＵ６で、第１および第２未
処理打点４７、４８に対してスポット溶接ガン１９のア
プローチ方向を規定するベクトル５０、５１を設定す
る。ベクトル５０、５１は、打点データに含まれる未処
理打点の三次元座標値と、この三次元座標値で示される
三次元座標点に対して設定されるベクトル値とによって
特定されればよい。すなわち、ベクトル値を示すデータ
を予め打点データに付属させておけばよいのである。こ
うしたベクトルは、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２４に取り
込まれる車体フレーム１１の三次元設計データや、溶接
ロボット１４のコントローラ３１に記憶されるデータ等
に基づいて特定されればよい。

【００９１】２つのベクトル５０、５１が比較される
と、スポット溶接ガン１９の姿勢変化の有無が判断され
る。例えば図２３に示されるように、第１未処理打点４
７と第２未処理打点４８との間でスポット溶接ガン１９
のアプローチ方向を規定するベクトル５０、５１同士が
平行であれば、図２４に示されるように、溶接ロボット
１４の姿勢変化を起因することなく、２つの未処理打点
４７、４８間でスポット溶接ガン１９は直線的に移動す
ることができる。これに対し、例えば図２５に示される
ようにベクトル５０、５１同士が平行でなければ、図２
６に示されるように、第１未処理打点４７を処理後に一
旦車体フレーム１１からスポット溶接ガン１９を後退さ
せ、第２未処理打点４８に向けてスポット溶接ガン１９
を前進させる必要がある。したがって、１対のベクトル
５０、５１を比較すれば溶接ロボット１４の姿勢変化の
有無を判断することができるのである。

【００９２】ステップＵ６で姿勢変化がないと判断され
れば、ステップＵ７で短ピッチ移動時間Ｔｐの規定値が
取得される。その一方で、姿勢変化があると判断されれ
ば、ステップＵ７で姿勢変化時間Ｔｃの規定値が取得さ
れる。いずれの場合でも、取得された規定値は、２つの
未処理打点４７、４８間で必要とされる短ピッチ移動時
間データまたは姿勢変化時間データとしてオフラインテ
ィーチデータ３４に登録される。こうしてシミュレーシ
ョンを実行しながら該当する２未処理打点間の移動時間
Ｔ１が特定されるのである。

【００９３】移動時間Ｔ１が取得されると、ステップＵ
８で、第１未処理打点４７から第２未処理打点４８まで
の総移動時間Ｔ２が算出される。ここでは、前回までの
総移動時間Ｔ２＝０であるから、移動時間Ｔ１がそのま
ま総移動時間Ｔ２に置き換えられる。

【００９４】ステップＵ９では、算出された総移動時間
Ｔ２に基づいて、第１未処理打点４７から第２未処理打
点４８までの処理時間ＴＯが算出される。この算出にあ
たっては、設備データ３２からガン開閉時間データが取
得され、ワークデータ３３から溶接時間データが取得さ
れ、オフラインティーチデータ３４から前進時間データ
や後退時間データが取得される。例えば溶接ロボット１
４の姿勢が変化しない場合、例えば図２４に示すよう
に、処理時間ＴＯは、第１未処理打点４７までの前進時
間Ｔｆ、第１未処理打点４７から第２未処理打点４８ま
での短ピッチ移動時間Ｔｐ、第２未処理打点４８からの
後退時間Ｔｂ、第１および第２未処理打点４７、４８で
の溶接時間Ｔｗおよびガン開閉時間Ｔｇなどによって特
定される。溶接ロボット１４の姿勢が変化する場合、例
えば図２６に示すように、処理時間ＴＯには、図２４の
短ピッチ移動時間Ｔｐに代えて、姿勢変化時間Ｔｃが含
まれることとなる。

【００９５】算出された処理時間ＴＯは、ステップＵ１
０で、タクト時間データすなわち最大作業時間データで
示される最大作業時間と比較される。処理時間ＴＯが最
大作業時間を超えていれば、ステップＵ１１に進み、打
点配分は完了する。第２未処理打点４８の処理が最大作
業時間内に終了しないと判断され、第２未処理打点４８
の割り振りは失敗に終わる。指定された溶接ロボット１
４には第１未処理打点のみが配分されることとなる。そ
の一方で、処理時間ＴＯが最大作業時間を超えていなけ
れば、ステップＵ１２で、第２未処理打点が前未処理打
点として登録され、処理工程はステップＵ４に戻る。

【００９６】ステップＵ４では、再び次未処理打点が検
出される。この次未処理打点には、既に割り振られた第
２未処理打点４８に最近の未処理打点が選択されればよ
い。検出されなければ、ステップＵ１１に進み、打点配
分は完了する。１溶接ロボット１４に配分された未処理
打点や打順は図１３の後工程に引き渡される。こうして
打順が特定されれば、打順に従って移動するスポット溶
接ガン１９の移動経路が設定されてもよい。例えば、２
つのベクトル５０、５１を用いれば、第１未処理打点４
７に接近する際の移動経路や第２未処理打点４８から離
反する際の移動経路は特定されることができる。溶接ロ
ボット１４の姿勢変化がなければ、２つの打点同士４
７、４８を直線的に連結することで移動経路は特定され
ることができ、姿勢変化があれば、２つのベクトル５
０、５１の基点同士を連結することで移動経路は特定さ
れることができる（図２４および図２６を参照のこ
と）。

【００９７】図２７に示すように再び次未処理打点４９
が検出されると、ステップＵ５で次未処理打点４９に打
順「３」が付与される。付与された打順「３」は打点配
置結果データ４２の打順欄４４に登録される。こうして
打順「３」が登録されると、前述と同様に、第２および
第３未処理打点４８、４９間でベクトル５１、５３が比
較され（ステップＵ６）、比較結果に基づいて第２未処
理打点４８から第３未処理打点４９までの移動時間Ｔ１
が取得される。

【００９８】続いてステップＵ８では、取得された移動
時間Ｔ１に基づいて総移動時間Ｔ２が算出される。ここ
では、前回記憶された総移動時間Ｔ２に、今回算出され
た移動時間Ｔ１が加えられる。前回の総移動時間Ｔ２
は、こうして移動時間Ｔ１が加えられた総移動時間Ｔ２
によって置き換えられる。

【００９９】総移動時間Ｔ２が算出されると、ステップ
Ｕ９で、第１未処理打点４７から第３未処理打点４９ま
での処理時間ＴＯが算出される。その結果、第１〜第３
未処理打点４７〜４９で溶接ロボット１４の姿勢が全く
変化しない場合には、例えば図２８に示すように、処理
時間ＴＯは、第１未処理打点４７までの前進時間Ｔｆ、
第１未処理打点４７から第３未処理打点４９までの２短
ピッチ移動時間Ｔｐ、第３未処理打点４９からの後退時
間Ｔｂ、第１〜第３未処理打点４７〜４９での溶接時間
Ｔｗおよびガン開閉時間Ｔｇなどによって特定される。

【０１００】算出された処理時間ＴＯは、ステップＵ１
０で再び最大作業時間と比較される。処理時間ＴＯが最
大作業時間を超えていれば、ステップＵ１１に進み、打
点配分は完了する。ここでは、第３未処理打点４９の処
理が最大作業時間内に終了しないと判断され、第３未処
理打点４９の割り振りは失敗に終わる。その結果、指定
された１溶接ロボット１４に、第１および第２未処理打
点４７、４８が配分される。こうした配分結果と打順と
は図１３の後工程に引き渡される。

【０１０１】処理時間ＴＯが最大作業時間を超えていな
ければ、ステップＵ１１で、第３未処理打点４９が前未
処理打点に置き換えられ、処理工程は再びステップＵ４
に戻る。ステップＵ４以下の処理工程が再び実行され
る。こうして、ステップＵ１０で処理時間ＴＯが最大作
業時間を超えるまで、あるいは、ステップＵ４で次未処
理打点が検出されなくなるまで、ステップＵ４〜Ｕ１２
の処理工程が繰り返されていく。その結果、指定された
１溶接ロボット１４に対して未処理打点が配分されるの
である。ステップＵ１１では、指定された溶接ロボット
ごとに、未処理打点の配分と打順とが図１３の後工程に
引き渡されることとなる。

【０１０２】次に図２９に示すフローチャートを参照し
て図１１のステップＳ６における未処理打点の割り振り
工程を詳述する。まず、ステップＶ１で、コンピュータ
本体２６は、増し打ちライン１３の上流側から順番に１
溶接ロボット１４を指定する。１溶接ロボット１４が指
定されると、溶接ロボット１４に装着されるスポット溶
接ガン１９の種類ＳＣＡ、ＳＣＢ…が同時に特定される
こととなる。この指定には、図１１のステップＳ４で作
成された配置データが参照されればよい。順番に従って
指定されるべき１溶接ロボット１４は、配置データに含
まれる作業ステーション１３ａ〜１３ｅの識別子と、各
作業ステーション１３ａ〜１３ｅにおける三次元座標値
とによって簡単に特定されることができる。

【０１０３】スポット溶接ガン１９が指定されると、ス
テップＶ２で、作動範囲データで示される作動範囲Ｏａ
に含まれ指定されたスポット溶接ガン１９で処理可能な
未処理打点が抽出される。この抽出工程の詳細は後述さ
れる。

【０１０４】ステップＶ３では、抽出された未処理打点
の中から、指定された作業時間値で示される最大作業時
間内に処理される未処理打点が前記指定された１スポッ
ト溶接ガン１９に対する打点配分が再検討される。この
打点配分の再検討工程の詳細は後述される。

【０１０５】打点配分の再検討によって１スポット溶接
ガン１９に対する打点配分が完了すると、ステップＶ４
で未処理打点の占有領域が設定される。この占有領域の
設定によって、前述と同様に、同一の作業ステーション
内で同居する他のスポット溶接ガンが踏み込めない干渉
領域が画定される。

【０１０６】ステップＶ５では、同一の作業ステーショ
ン内で次に指定されるべき溶接ロボット１４すなわち１
スポット溶接ガン１９が存在するか否かが判断される。
存在すれば、ステップＶ１に戻って、増し打ちライン１
３の上流側から数えられる順番に従って新たに溶接ロボ
ット１４すなわちスポット溶接ガン１９が指定される。
続いてステップＶ２〜Ｖ５の処理が実行される。

【０１０７】ステップＶ５で指定すべき１スポット溶接
ガン１９が同一の作業ステーション内に残存しないこと
が確認されると、ステップＶ６で、１作業ステーション
に対して設定されていた占有領域が解除される。この解
除によって、新たな作業ステーションに対して占有領域
が白紙化される。

【０１０８】その後、ステップＶ７で、作業ステーショ
ンの枠を越えて新たに指定されるべき溶接ロボット１４
すなわち１スポット溶接ガン１９が存在するか否かが判
断される。存在すれば、ステップＶ１に戻って、増し打
ちライン１３の上流側から数えられる順番に従って新た
に溶接ロボット１４すなわちスポット溶接ガン１９が指
定される。続いてステップＶ２〜Ｖ５の処理が実行され
る。作業ステーションの枠を越えて新たに１スポット溶
接ガン１９が指定されると、それまでに設定された占有
領域に関係なく未処理打点を割り振っていくことができ
る。

【０１０９】ステップＶ７で、全ての溶接ロボット１４
すなわちスポット溶接ガン１９に対して打点配分が完了
したことが確認されると、ステップＶ８で、打点配分結
果が図１１の後工程に引き渡される。

【０１１０】次に、図３０に示すフローチャートを参照
しつつ図２９のステップＶ２における未処理打点の抽出
工程を詳述する。この工程では、ステップＷ１で、図１
１のステップＳ１で取得された打順データに基づいて各
未処理打点の打順が検索される。検索の結果、最も若い
打順に相当する未処理打点と、打順に関係のない未処理
打点（表示「−１」）とが抽出される。その結果、ステ
ップＷ２以降では、打順の若い未処理打点が優先的に抽
出されていくこととなる。このステップＷ１で抽出され
た未処理打点は、同一作業ステーション内で未処理打点
の割り振りが行われている限り保持される。

【０１１１】ステップＷ２では、図１１のステップＳ２
で指定された作動範囲データで示される作動範囲Ｏａ内
に含まれる未処理打点が検索される。その結果、作動範
囲Ｏａを基準に、ステップＷ１で検索された未処理打点
が絞り込まれる。未処理打点の検索工程の詳細は後述さ
れる。

【０１１２】ステップＷ３では、図１１のステップＳ１
で取得されたガンデータに基づき、指定された１スポッ
ト溶接ガン１９が担当可能な未処理打点が検索される。
その結果、スポット溶接ガン１９の種類に応じて、ステ
ップＷ２で絞り込まれた未処理打点がさらに絞り込まれ
る。この絞り込みによって、指定された１スポット溶接
ガン１９によって担当されることができない未処理打点
は排除される。

【０１１３】ステップＷ４では、１作業ステーション内
で既に設定された占有領域が検出される。このとき、ス
テップＷ３までに絞り込まれてきた未処理打点の中から
占有領域に属さない未処理打点群が呼び出される。

【０１１４】ステップＷ４で最終的に絞り込まれた未処
理打点群は、ステップＷ５で、図２９のステップＶ３に
おける打点配分の再検討工程に受け渡される。ステップ
Ｗ１〜Ｗ４の抽出によって最終的に未処理打点が全く残
存しなかった場合には、再検討工程に受け渡される未処
理打点は存在しないこととなる。

【０１１５】次に、図３１に示すフローチャートを参照
して図３０のステップＷ２における未処理打点の検索工
程を詳述する。この工程では、ステップＸ１で、作業ス
テーションと溶接ロボット１４のアーム基点２１との相
対位置関係が検出される。前述した通り、作業ステーシ
ョン内の溶接ロボット１４の位置は配置データに含まれ
る作業ステーション固有の座標空間によって特定される
ことができる。その一方で、アーム基点２１の位置は作
動範囲データに含まれる溶接ロボット１４固有の座標空
間によって特定されることができる。したがって、溶接
ロボット１４固有の座標空間を作業ステーションの座標
空間に取り込ませることによって、作業ステーションに
おけるアーム基点２１の位置が特定されるのである。

【０１１６】作業ステーションの座標空間に対してアー
ム基点２１の位置が特定されると、続いてステップＸ２
で、例えば図３２に示すように、作業ステーションに停
止する車体フレーム１１に対して作動範囲Ｏａが投影さ
れる。作動範囲Ｏａは、各溶接ロボット１４のアーム基
点２１を中心に作動範囲データで示される半径の球面に
よって描かれればよい。車体フレーム１１の位置が作業
ステーション固有の座標空間内で特定されれば、アーム
基点２１を中心に描かれる作動範囲Ｏａは容易に車体フ
レーム１１に投影されることができる。

【０１１７】こうして、配置データで示される溶接ロボ
ット１４の位置に基づき、その溶接ロボット１４に装着
されたスポット溶接ガン１９の作動範囲Ｏａが車体フレ
ーム１１上に投影されることとなる。作動範囲Ｏａが投
影されると、ステップＸ３で、打点データに基づき、投
影された作動範囲Ｏａに含まれる未処理打点が選択され
る。ただし、前述した通り、三次元のキネマティクス解
で作動範囲Ｏａが表現された場合には、作動範囲Ｏａを
一層厳密に画定することができ、シミュレーション結果
の信頼性を高めることができる。この場合には、三次元
キネマティクス解の三次元形状データを作業ステーショ
ン固有の座標空間に取り込ませることによって作動範囲
Ｏａを車体フレーム１１上に投影させることができる。

【０１１８】次に図３３に示すフローチャートを参照し
て図２９のステップＶ３における打点配分の再検討工程
を詳述する。この工程では、ステップＹ１で、以下に用
いられるパラメータＴ１、Ｔ２、ＴＯが初期化される。

【０１１９】ステップＹ２では、図２９のステップＶ３
から引き渡された未処理打点の中から集中打点群が選択
される。この集中打点群は、引き渡された未処理打点の
密集度を算出することによって選択される。こうした密
集度は、例えば、打点データに示される各中分類「Ａ
１」〜「Ｋ３」に含まれる未処理打点数に基づいて特定
されればよい。

【０１２０】ステップＹ３では、例えば図３４に示され
るように、図２９のステップＶ３から引き渡された全て
の未処理打点に打順が付与される。打順は、打点データ
によって予め打順「１」「２」「３」のいずれかが指定
されている未処理打点に優先的に付与されることが望ま
しい。打点データによって打順が指定されている未処理
打点が割り振られずに残存すると、次のスポット溶接ガ
ン１９に割り振られる未処理打点が打順によって限定さ
れてしまうからである。

【０１２１】そういった未処理打点に打順が付与されて
しまえば、それ以降、打順が付与された未処理打点が属
する小分類「Ａ１−１」〜「Ｋ３−２」内の未処理打点
や、前の打順の未処理打点に最近の小分類「Ａ１−１」
〜「Ｋ３−２」に属する未処理打点に順番に打順が付与
されていけばよい。そうすれば、１スポット溶接ガン１
９で連続的に処理されることができる未処理打点に順番
に打順が付与されることとなるからである。したがっ
て、１スポット溶接ガン１９で効率的に未処理打点を処
理させることができる。予め打順が指定された未処理打
点が存在しない場合には、選択された集中打点群の中か
ら車体の基準点ＣＣに最も離れた１未処理打点に打順
「１」が付与されればよい。

【０１２２】ステップＹ４では、付与された打順に従っ
て順番に現未処理打点が指定される。例えば打順「１」
の未処理打点が特定されていれば、打順「２」の未処理
打点が現未処理打点として指定される。図２９のステッ
プＶ２から引き渡された未処理打点が１つしかなく打順
「２」の未処理打点が存在しなければ、処理は終了し、
指定されたスポット溶接ガン１９に打順「１」の未処理
打点のみが割り振られることとなる。

【０１２３】現未処理打点が指定されると、前未処理打
点から現未処理打までスポット溶接ガン１９が移動する
際に費やされる移動時間Ｔ１が取得される。未処理打点
の組み合わせが特定されれば、前述した通り、オフライ
ンティーチデータ３４によって移動時間Ｔ１は特定され
ることができる。ただし、この場合には、１対の未処理
打点のあらゆる組み合わせに対して２点間の移動時間Ｔ
１を予め登録しておかなければならない。ここでは、溶
接ロボットの姿勢変化の有無を判断し、その判断に基づ
いて短ピッチ移動時間Ｔｐや姿勢変化時間Ｔｃの規定値
を用いて簡略的に移動時間Ｔ１を導き出すこととする。

【０１２４】まず、ステップＹ５で、前述と同様に、打
順「１」の未処理打点および打順「２」の未処理打点に
対してスポット溶接ガン１９のアプローチ方向を規定す
るベクトル５０、５１を設定する。２つのベクトル５
０、５１が比較されると、スポット溶接ガン１９の姿勢
変化の有無が判定される。ステップＹ５で姿勢変化がな
いと判断されれば、ステップＹ６で短ピッチ移動時間Ｔ
ｐの規定値が取得される。その一方で、姿勢変化がある
と判断されれば、ステップＹ６で姿勢変化時間Ｔｃの規
定値が取得される。いずれの場合でも、取得された規定
値は、２つの未処理打点４７、４８間で必要とされる短
ピッチ移動時間データまたは姿勢変化時間データとして
オフラインティーチデータ３４に登録される。こうして
シミュレーションを実行しながら該当する２未処理打点
間の移動時間Ｔ１が特定される。

【０１２５】移動時間Ｔ１が取得されると、ステップＹ
７で、打順「１」の未処理打点から打順「２」の未処理
打点までの総移動時間Ｔ２が算出される。ここでは、前
回までの総移動時間Ｔ２＝０であるから、移動時間Ｔ１
がそのまま総移動時間Ｔ２に置き換えられる。

【０１２６】ステップＹ８では、算出された総移動時間
Ｔ２に基づいて、打順「１」の未処理打点から打順
「２」の未処理打点までの処理時間ＴＯが算出される。
この算出にあたっては、設備データ３２からガン開閉時
間データが取得され、ワークデータ３３から溶接時間デ
ータが取得され、オフラインティーチデータ３４から前
進時間データや後退時間データが取得される。処理時間
ＴＯは、図２４や図２６を参照しつつ前述した通り特定
される。

【０１２７】算出された処理時間ＴＯは、ステップＹ９
で、タクト時間データすなわち最大作業時間データで示
される最大作業時間と比較される。処理時間ＴＯが最大
作業時間を超えていれば、ステップＹ１０に進み、未処
理打点の割り振りは完了する。打順「２」の未処理打点
４８の処理が最大作業時間内に終了しないと判断され、
打順「２」の未処理打点４８の割り振りは失敗に終わ
る。指定されたスポット溶接ガン１９には、打順「１」
の未処理打点のみが割り振られることとなる。その一方
で、処理時間ＴＯが最大作業時間を超えていなければ、
ステップＹ１１で、打順「２」の未処理打点が前未処理
打点として登録され、処理工程はステップＹ４に戻る。

【０１２８】ステップＹ４では、打順に従って再び現未
処理打点が指定される。検出されなければ、ステップＹ
１０に進み、前未処理打点の打順よりも大きい打順が消
去される。その結果、指定された１スポット溶接ガン１
９に、打順に従って順番に指定された未処理打点が割り
振られる。こうして打順が特定されれば、図２４や図２
６を参考にしながら前述された通り、打順に従って移動
するスポット溶接ガン１９の移動経路が設定されてもよ
い。

【０１２９】ここで、現未処理打点すなわち打順「３」
の未処理打点４９が指定されると、前述と同様に、打順
「２」および打順「３」の未処理打点４８、４９間でベ
クトル５１、５３が比較され（ステップＹ５）、比較結
果に基づいて打順「２」の未処理打点４８から打順
「３」の未処理打点４９までの移動時間Ｔ１が取得され
る。

【０１３０】続いてステップＹ７では、取得された移動
時間Ｔ１に基づいて総移動時間Ｔ２が算出される。ここ
では、前回記憶された総移動時間Ｔ２に、今回算出され
た移動時間Ｔ１が加えられる。前回の総移動時間Ｔ２
は、こうして移動時間Ｔ１が加えられた総移動時間Ｔ２
によって置き換えられる。総移動時間Ｔ２が算出される
と、ステップＹ８で、打順「１」の未処理打点４７から
打順「３」の未処理打点４９までの処理時間ＴＯが算出
される。

【０１３１】算出された処理時間ＴＯは、ステップＹ９
で再び最大作業時間と比較される。処理時間ＴＯが最大
作業時間を超えていれば、ステップＹ１０に進み、未処
理打点の割り振りは完了する。ここでは、打順「３」の
未処理打点４９の処理が最大作業時間内に終了しないと
判断され、打順「３」の未処理打点４９の割り振りは失
敗に終わる。打順「３」以降の打順が消去され、その結
果、指定された１スポット溶接ガン１９に、打順「１」
および「２」で指定される未処理打点４７、４８が割り
振られる。

【０１３２】処理時間ＴＯが最大作業時間を超えていな
ければ、ステップＹ１１で、打順「３」の未処理打点４
９が前未処理打点に置き換えられ、処理工程は再びステ
ップＹ４に戻る。ステップＹ４以下の処理工程が再び実
行される。こうして、ステップＹ９で処理時間ＴＯが最
大作業時間を超えるまで、あるいは、ステップＹ４で現
未処理打点が指定されなくなるまで、ステップＹ４〜Ｙ
１１の処理工程が繰り返されていく。その結果、指定さ
れた１スポット溶接ガン１９に対して未処理打点が割り
振られるのである。

【０１３３】なお、本発明は、前述したいわゆる増し打
ちラインを構築する際に用いられるだけでなく、同様に
作業ロボットが配列されるその他の生産ラインを構築す
る際に用いられることができる。

【０１３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１生産ラ
インに配列される作業ロボットにできる限り均等に作業
を配分することができる生産ラインの作業配分シミュレ
ーション方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 自動車の車体フレームを製造する生産ライン
の一具体例を示す概略平面図である。

【図２】 溶接ロボットの一具体例を示す斜視図であ
る。

【図３】 各スポット溶接ガンの形状を示す図である。

【図４】 各溶接ロボットの作業に必要とされる作業時
間を算出する方法を示す模式図である。

【図５】 車体フレーム上の打点群の一具体例を示す図
である。

【図６】 本発明に係る生産ラインの作業配分シミュレ
ーション方法を実現するＣＡＤ／ＣＡＭ（コンピュータ
支援設計製造）システムの構成を概略的に示すブロック
図である。

【図７】 占有領域の特定方法を示す図である。

【図８】 打点データの構造を示す図である。

【図９】 打点データの構造を示す図である。

【図１０】 ガンデータの構造を示す図である。

【図１１】 本発明に係る生産ラインの作業配分シミュ
レーション方法の処理工程を概略的に示すフローチャー
トである。

【図１２】 最大作業時間の短縮によって生じるスポッ
ト溶接ガンの稼動率の変化を示すグラフである。

【図１３】 未処理打点群の特定工程を示すフローチャ
ートである。

【図１４】 溶接ロボット指定欄に対する「１１」の登
録を示す図である。

【図１５】 打順欄に対する打順の登録を示す図であ
る。

【図１６】 車体フレーム上に設定された占有領域を示
す図である。

【図１７】 溶接ロボット指定欄に対する「１２」の登
録を示す図である。

【図１８】 打点配分の検討工程を示すフローチャート
である。

【図１９】 第１未処理打点に対する１スポット溶接ガ
ン「ＭＣＦ」の登録を示す図である。

【図２０】 第１未処理打点の抽出工程を示すフローチ
ャートである。

【図２１】 打点配分の決定工程を示すフローチャート
である。

【図２２】 車体フレーム上に設定された作動範囲を示
す図である。

【図２３】 溶接ロボットの姿勢が変化しない場合に第
１および第２未処理打点に対してアプローチ方向を規定
するベクトルを示す図である。

【図２４】 溶接ロボットの姿勢が変化しない場合に第
１および第２未処理打点に対して想定される処理時間を
示す図である。

【図２５】 溶接ロボットの姿勢が変化する場合に第１
および第２未処理打点に対してアプローチ方向を規定す
るベクトルを示す図である。

【図２６】 溶接ロボットの姿勢が変化する場合に第１
および第２未処理打点に対して想定される処理時間を示
す図である。

【図２７】 第２および第３未処理打点に対してアプロ
ーチ方向を規定するベクトルを示す図である。

【図２８】 第１〜第３未処理打点に対して想定される
処理時間を示す図である。

【図２９】 未処理打点の割り振り工程を示すフローチ
ャートである。

【図３０】 未処理打点の抽出工程を示すフローチャー
トである。

【図３１】 作動範囲に基づく未処理打点の検索工程を
示すフローチャートである。

【図３２】 車体フレーム上に設定された作動範囲を示
す図である。

【図３３】 打点配分の再検討工程を示すフローチャー
トである。

【図３４】 抽出された未処理打点に対して登録された
打順を示す図である。

【符号の説明】

１０ 生産ライン、１１ ワークとしての車体フレー
ム、１３ａ〜１３ｉ 作業ステーション、１４ 溶接ロ
ボット、１９ スポット溶接ガン、２３ スポット溶接
打点、３３ 打点データ、打順データおよびガンデータ
を含むワークデータ、３４ 作動範囲データおよび移動
時間データを含むオフラインティーチデータ、５０，５
１，５３ ベクトル、Ｏａ 作動範囲、ＴＯ 処理時
間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 正勝 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 斉藤 仁 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 河合 泰宏 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3C042 RA27 RL00 4E065 AA05 5B049 BB07 CC21 CC31 DD01 DD05 EE05 EE41 FF02 FF03 FF04 FF09 9A001 HH19 HH32 HH34 JJ44 JJ48 JJ49 JJ50 KK54

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク上の全ての未処理打点の位置を示
   す打点データを取得する工程と、１スポット溶接ガンの
   最大作業時間を示す複数の作業時間値を含む作業時間デ
   ータを取得する工程と、作業時間値の最大値が指定され
   ると、前記打点データに基づき、最大値が示す最大作業
   時間内に１スポット溶接ガンで処理される未処理打点群
   を特定する工程と、特定された未処理打点群に基づい
   て、１生産ラインに沿ってスポット溶接ガンの配置を特
   定する配置データを作成する工程と、前記最大値以外の
   作業時間値が指定されると、前記配置データに基づき、
   生産ラインの上流側から順番に１スポット溶接ガンを指
   定する工程と、１スポット溶接ガンが指定されると、前
   記配置データおよび打点データに基づき、前記指定され
   た作業時間値が示す最大作業時間内に処理される未処理
   打点を前記指定された１スポット溶接ガンに割り振る工
   程とを備えることを特徴とする生産ラインの作業配分シ
   ミュレーション方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、前記打点データで示さ
   れる全ての未処理打点が前記配置データで示される１生
   産ラインのスポット溶接ガンに割り振られる前記作業時
   間値の最小値を探り当てることを特徴とする生産ライン
   の作業配分シミュレーション方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、前記最大値を段階的に
   引き下げることによって前記作業時間値を設定する工程
   と、前記最小値を探り当てるにあたって、設定された作
   業時間値ごとに、前記打点データで示される全ての未処
   理打点が前記配置データで示される１生産ラインのスポ
   ット溶接ガンに割り振られたか否かを判断する工程とを
   さらに備えることを特徴とする生産ラインの作業配分シ
   ミュレーション方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の生産ラ
   インの作業配分シミュレーション方法において、前記打
   点データで示される未処理打点ごとに使用可能なスポッ
   ト溶接ガンを特定するガンデータを取得する工程と、前
   記未処理打点群を特定するにあたって１溶接ロボットを
   指定する工程と、指定された１溶接ロボットに最初に割
   り振られる第１未処理打点を指定する工程と、ガンデー
   タを用いて、指定された第１未処理打点に対して１スポ
   ット溶接ガンを指定する工程と、ガンデータを用いて、
   指定された１スポット溶接ガンで処理される未処理打点
   を抽出する工程とをさらに備え、抽出された未処理打点
   から、前記最大値が示す最大作業時間内に１スポット溶
   接ガンで処理される未処理打点群が特定されることを特
   徴とする生産ラインの作業配分シミュレーション方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、各スポット溶接ガンご
   とに作動範囲を示す作動範囲データを取得する工程と、
   前記未処理打点群を特定するにあたって、前記打点デー
   タに基づき、前記第１未処理打点を含む作動範囲を前記
   ワーク上で画定する工程と、画定された作動範囲に含ま
   れる未処理打点を抽出する工程とをさらに備え、抽出さ
   れた未処理打点から、前記最大値が示す最大作業時間内
   に１スポット溶接ガンで処理される未処理打点群が特定
   されることを特徴とする生産ラインの作業配分シミュレ
   ーション方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、前記第１未処理打点か
   ら順番に、前記未処理打点群に含まれる１未処理打点ご
   とに打順を付与する工程と、打順が付与されるたびに、
   その打順で特定される１未処理打点までに１スポット溶
   接ガンが費やす処理時間を算出する工程と、算出された
   処理時間が前記最大値に達するか否かを判定する工程と
   をさらに備えることを特徴とする生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、前記処理時間は、１対
   の未処理打点間で費やされるスポット溶接ガンの２点間
   移動時間を示す移動時間データを用いて算出されること
   を特徴とする生産ラインの作業配分シミュレーション方
   法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、付与された打順に従っ
   て相前後する１対の未処理打点に対してスポット溶接ガ
   ンのアプローチ方向を規定するベクトルを特定する工程
   と、ベクトル同士の位置関係を検出する工程と、検出さ
   れた位置関係に基づいて、溶接ロボットの姿勢変化の有
   無を判断する工程とをさらに備え、前記姿勢変化がない
   と判断されると、短ピッチ移動時間データで示されるス
   ポット溶接ガンの短ピッチ移動時間を前記２点間移動時
   間に用いて前記処理時間が算出されることを特徴とする
   生産ラインの作業配分シミュレーション方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の生産ラインの作業配分
   シミュレーション方法において、前記姿勢変化があると
   判断されると、姿勢変化時間データで示される溶接ロボ
   ットの姿勢変化時間を前記２点間移動時間に用いて前記
   処理時間が算出されることを特徴とする生産ラインの作
   業配分シミュレーション方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の生産
    ラインの作業配分シミュレーション方法において、前記
    打点データで示される未処理打点ごとに、前記ワークの
    特性によって必然的に決定される打順を特定する打順デ
    ータを取得する工程と、前記打順データに基づき、打順
    の若い未処理打点を優先的に前記未処理打点群に含ませ
    る工程とをさらに備えることを特徴とする生産ラインの
    作業配分シミュレーション方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の生
    産ラインの作業配分シミュレーション方法において、各
    スポット溶接ガンごとに作動範囲を示す作動範囲データ
    を取得する工程と、前記未処理打点を割り振るにあたっ
    て、前記配置データに基づき、前記指定された１スポッ
    ト溶接ガンごとに作動範囲データで示される作動範囲を
    前記ワーク上に投影する工程と、前記打点データに基づ
    き、投影された作動範囲に含まれる未処理打点を選択す
    る工程とをさらに備えることを特徴とする生産ラインの
    作業配分シミュレーション方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記選択された未
    処理打点に打順を付与する工程と、打順に従って順番に
    現未処理打点を指定する工程と、現未処理打点が指定さ
    れると、現未処理打点までに前記指定された１スポット
    溶接ガンが費やす処理時間を算出する工程と、算出され
    た処理時間が前記指定された作業時間値に達するか否か
    を判定する工程とをさらに備えることを特徴とする生産
    ラインの作業配分シミュレーション方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記処理時間は、
    １対の未処理打点間で費やされるスポット溶接ガンの２
    点間移動時間を示す移動時間データを用いて算出される
    ことを特徴とする生産ラインの作業配分シミュレーショ
    ン方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記打順に従って
    相前後する１対の未処理打点に対してスポット溶接ガン
    のアプローチ方向を規定するベクトルを特定する工程
    と、ベクトル同士の位置関係を検出する工程と、検出さ
    れた位置関係に基づいて、溶接ロボットの姿勢変化の有
    無を判断する工程とをさらに備え、前記姿勢変化がない
    と判断されると、短ピッチ移動時間データで示されるス
    ポット溶接ガンの短ピッチ移動時間を前記２点間移動時
    間に用いて前記処理時間が算出されることを特徴とする
    生産ラインの作業配分シミュレーション方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記姿勢変化があ
    ると判断されると、姿勢変化時間データで示される溶接
    ロボットの姿勢変化時間を前記２点間移動時間に用いて
    前記処理時間が算出されることを特徴とする生産ライン
    の作業配分シミュレーション方法。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１５のいずれかに記載の生
    産ラインの作業配分シミュレーション方法において、前
    記打点データで示される未処理打点ごとに、前記ワーク
    の特性によって必然的に決定される打順を特定する打順
    データを取得する工程と、前記打順データに基づき、打
    順の若い未処理打点を優先的に前記指定された１スポッ
    ト溶接ガンに割り振る工程とをさらに備えることを特徴
    とする生産ラインの作業配分シミュレーション方法。
17. 【請求項１７】 ワーク上の全ての未処理作業点の位置
    を示す作業点データを取得する工程と、１作業ツールの
    最大作業時間を示す複数の作業時間値を含む作業時間デ
    ータを取得する工程と、作業時間値の最大値が指定され
    ると、前記作業点データに基づき、最大値が示す最大作
    業時間内に１作業ツールで処理される未処理作業点群を
    特定する工程と、特定された未処理作業点群に基づい
    て、１生産ラインに沿って作業ツールの配置を特定する
    配置データを作成する工程と、前記最大値以外の作業時
    間値が指定されると、前記配置データに基づき、生産ラ
    インの上流側から順番に１作業ツールを指定する工程
    と、１作業ツールが指定されると、前記配置データおよ
    び作業点データに基づき、前記指定された作業時間値が
    示す最大作業時間内に処理される未処理作業点を前記指
    定された１作業ツールに割り振る工程とを備えることを
    特徴とする生産ラインの作業配分シミュレーション方
    法。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記打点データで
    示される全ての未処理打点が前記配置データで示される
    １生産ラインのスポット溶接ガンに割り振られる前記作
    業時間値の最小値を探り当てることを特徴とする生産ラ
    インの作業配分シミュレーション方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記最大値を段階
    的に引き下げることによって前記作業時間値を設定する
    工程と、前記最小値を探り当てるにあたって、設定され
    た作業時間値ごとに、前記作業点データで示される全て
    の未処理作業点が前記配置データで示される１生産ライ
    ンの作業ツールに割り振られたか否かを判断する工程と
    をさらに備えることを特徴とする生産ラインの作業配分
    シミュレーション方法。
20. 【請求項２０】 請求項１７〜１９のいずれかに記載の
    生産ラインの作業配分シミュレーション方法において、
    前記作業ツールは、少なくとも２部材を互いに接合する
    接合ツールであることを特徴とする生産ラインの作業配
    分シミュレーション方法。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記接合には、少
    なくとも、溶接、ボルト打ちおよびリベット打ちのいず
    れか１つが含まれることを特徴とする生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法において、前記溶接にはスポ
    ット溶接が含まれることを特徴とする生産ラインの作業
    配分シミュレーション方法。
23. 【請求項２３】 ワーク上の全ての未処理打点の位置を
    示す打点データを取得する工程と、１スポット溶接ガン
    の最大作業時間を示す複数の作業時間値を含む作業時間
    データを取得する工程と、作業時間値の最大値が指定さ
    れると、前記打点データに基づき、最大値が示す最大作
    業時間内に１スポット溶接ガンで処理される未処理打点
    群を特定する工程と、特定された未処理打点群に基づい
    て、１生産ラインに沿ってスポット溶接ガンの配置を特
    定する配置データを作成する工程と、前記最大値以外の
    作業時間値が指定されると、前記配置データに基づき、
    生産ラインの上流側から順番に１スポット溶接ガンを指
    定する工程と、１スポット溶接ガンが指定されると、前
    記配置データおよび打点データに基づき、前記指定され
    た作業時間値が示す最大作業時間内に処理される未処理
    打点を前記指定された１スポット溶接ガンに割り振る工
    程とをコンピュータに実行させることを特徴とする記録
    媒体。
24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の記録媒体におい
    て、前記打点データで示される全ての未処理打点が前記
    配置データで示される１生産ラインのスポット溶接ガン
    に割り振られる前記作業時間値の最小値を探り当てる工
    程をさらにコンピュータに実行させることを特徴とする
    記録媒体。
25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の記録媒体におい
    て、前記最大値を段階的に引き下げることによって前記
    作業時間値を設定する工程と、前記最小値を探り当てる
    にあたって、設定された作業時間値ごとに、前記打点デ
    ータで示される全ての未処理打点が前記配置データで示
    される１生産ラインのスポット溶接ガンに割り振られた
    か否かを判断する工程とをさらにコンピュータに実行さ
    せることを特徴とする記録媒体。
26. 【請求項２６】 ワーク上の全ての未処理作業点の位置
    を示す作業点データを取得する工程と、１作業ツールの
    最大作業時間を示す複数の作業時間値を含む作業時間デ
    ータを取得する工程と、作業時間値の最大値が指定され
    ると、前記作業点データに基づき、最大値が示す最大作
    業時間内に１作業ツールで処理される未処理作業点群を
    特定する工程と、特定された未処理作業点群に基づい
    て、１生産ラインに沿って作業ツールの配置を特定する
    配置データを作成する工程と、前記最大値以外の作業時
    間値が指定されると、前記配置データに基づき、生産ラ
    インの上流側から順番に１作業ツールを指定する工程
    と、１作業ツールが指定されると、前記配置データおよ
    び作業点データに基づき、前記指定された作業時間値が
    示す最大作業時間内に処理される未処理作業点を前記指
    定された１作業ツールに割り振る工程とをコンピュータ
    に実行させることを特徴とする記録媒体。