JP2000141176A - 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】 スポット溶接ガンによって処理される個々の
打点の特性を数値化することによって、生産ラインに配
置された既存の溶接ロボットに対して各打点を配分する
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】 自動車の車体フレーム１１を製造する生
産ライン１０は、複数の作業ステーション１３ａ〜１３
ｅを備える。各作業ステーション１３ａ〜１３ｅには、
スポット溶接ガンが装着された複数台の溶接ロボット１
４が配置される。車体フレーム１１上に設定された複数
個のスポット溶接打点は、作業配分シミュレーション方
法によって各溶接ロボット１４すなわちスポット溶接ガ
ンに配分される。例えば生産される機種が変わっても、
既存の生産ライン１０を有効利用することが可能とな
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
て配列される例えばスポット溶接ガンといった作業ツー
ルに、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】一般の生産ラインでは、生産される製品
の機種が異なると、ライン編成が変更される。周知の通
り、ライン編成の変更には多大な労力と時間とが必要と
される。時には、新たな投資が必要となる場合もある。
例えば、自動車製造の分野で知られる溶接ラインでは、
ラインに沿って配置された溶接ロボットを移動させた
り、各溶接ロボットに装着されるスポット溶接ガンを入
れ替えたりしなければならない。したがって、生産され
る製品の機種が異なっても、既存のライン編成をそのま
ま利用することができれば、溶接ロボットの移動やスポ
ット溶接ガンの入れ替えに労力や新たな投資が必要とさ
れず、しかも、ラインを迅速に立ち上げることができる
こととなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
新しい製品を生産する場合など、既存のライン編成をそ
のまま用いることは簡単ではない。なぜなら、例えば前
述の溶接ラインでは、生産される機種によってスポット
溶接打点の位置が異なり、各スポット溶接打点に必要と
されるスポット溶接ガンの種類も異なってくるからであ
る。

【０００４】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、既存の生産ラインに対して一連の作業を配分するこ
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。

【０００５】

【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、１生産ラインに沿って溶接ロボッ
トの配置を特定する配置データを取得する工程と、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、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、配置データで示される溶接ロボットに装着
されるスポット溶接ガンの作動範囲を示す作動範囲デー
タを取得する工程と、各スポット溶接ガンの最大作業時
間を示す作業時間データを取得する工程と、前記配置デ
ータに基づき、１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、打点データおよびガン
データに基づき、前記作動範囲データで示される作動範
囲に含まれ指定された１スポット溶接ガンで処理可能な
未処理打点を抽出する工程と、抽出された未処理打点か
ら、前記作業時間データで示される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。

【０００６】かかる作業配分シミュレーション方法によ
れば、配置データや作動範囲データ、作業時間データに
よって生産ラインの特性がデータ化される。また、打点
データやガンデータによってワーク上の未処理打点の特
性がデータ化される。１生産ラインに沿って配置される
スポット溶接ガンには、データ化された生産ラインおよ
び未処理打点の特性に基づいてワーク上の未処理打点が
割り振られる。その結果、１生産ラインに沿って配列さ
れたスポット溶接ガンごとに確実に作業が配分される。

【０００７】本発明に係る作業配分シミュレーション方
法によって、ワーク上の全ての未処理打点が１生産ライ
ンで完全に割り振られれば、割り振られた作業配分に応
じて生産ラインを活用することができることが明らかと
なる。したがって、既存の生産ラインを有効利用するこ
とに寄与することができる。しかも、生産ラインの上流
側から順番にスポット溶接ガンに未処理打点が割り振ら
れることから、生産ラインの短縮に寄与することができ
ると考えられる。その一方で、未処理打点が１生産ライ
ンで完全に割り振られなければ、その生産ラインを用い
てワークに全ての作業を施すことが不可能なことが明ら
かとなる。したがって、既存の生産ラインを用いてもワ
ークが完成しないことを確認することができる。

【０００８】未処理打点を抽出するにあたって、生産ラ
インの作業配分シミュレーション方法は、前記配置デー
タで示される溶接ロボットの位置に基づき、その溶接ロ
ボットに装着されるスポット溶接ガンの前記作動範囲を
前記ワーク上に投影する工程と、前記打点データに基づ
いて、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はで
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を１スポッ
ト溶接ガンに割り振れば、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。

【０００９】前記作動範囲データは、スポット溶接ガン
が装着される溶接ロボットのアームの基点を中心に描か
れ、アームのリーチを半径とした球面によって前記作動
範囲を規定すればよい。こうして一義的に作動範囲を特
定すれば、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、作動範囲データは、各ス
ポット溶接ガンごとに個別に作動範囲を規定してもよ
い。このように個別に作動範囲が規定されれば、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。後者の場合には、スポット溶
接ガンが装着される溶接ロボットの関節作動域に基づく
三次元キネマティクス解に基づいて作動範囲が規定され
ることが望ましい。

【００１０】また、未処理打点を抽出するにあたって
は、前記ガンデータに基づき、指定された１スポット溶
接ガンを使用可能な未処理打点が選択されてもよい。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。したが
って、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
出することが可能となる。こうして抽出された未処理打
点を指定されたスポット溶接ガンに割り振れば、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。

【００１１】さらに、生産ラインの作業配分シミュレー
ション方法は、前記抽出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作業
時間データで示される最大作業時間に達するか否かを判
定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、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。１スポ
ット溶接ガンの処理時間が把握されれば、最大作業時間
内で１スポット溶接ガンで処理さ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
理打点をスポット溶接ガンに割り振れば、生産ラインの
実情に則してシミュレーション結果の信頼性を一層高め
ることが可能となる。

【００１２】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。

【００１３】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、生産ライン
の作業配分シミュレーション方法は、打順に従って特定
される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、特
定された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スポット溶接ガンの２打点間移動時
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。

【００１４】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、１対の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。

【００１５】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、１対の未処理打点間
でスポット溶接ガンを移動させるにあたって、１対の未
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特定
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
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
れればよい。

【００１６】また、２点間移動時間は、溶接ロボットの
オフラインティーチシステムで得られる２点間移動時間
によって置き換えられてもよい。オフラインティーチシ
ステムでは、本発明に係る作業配分シミュレーション方
法から出力される未処理打点の配分結果や打順に基づい
て移動経路が決定されることができる。オフラインティ
ーチシステムで移動経路が決定されると、決定された移
動経路に応じて正確に２点間移動時間が算出されること
ができる。この実際の移動経路に応じた２点間移動時間
に基づいて前述の処理時間が算出されれば、一層信頼性
の高いシミュレーション結果が得られることとなる。

【００１７】未処理打点を割り振るにあたって、生産ラ
インの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割り振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スポット溶接ガンに未処理打
点が割り振られれば、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。

【００１８】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、１生産ラインに沿って作業ツールの配置を特定する
配置データを取得する工程と、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、作
業点データで示される未処理作業点ごとに使用可能な作
業ツールを特定するツールデータを取得する工程と、配
置データで示される作業ツールの作動範囲を示す作動範
囲データを取得する工程と、各作業ツールの最大作業時
間を示す作業時間データを取得する工程と、前記配置デ
ータに基づき、１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、作業点データおよびツールデータ
に基づき、前記作動範囲データで示される作動範囲に含
まれ指定された１作業ツールで処理可能な未処理作業点
を抽出する工程と、抽出された未処理作業点から、前記
作業時間データで示される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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】

【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。

【００２２】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５つの作業ステーション１３ａ〜１３ｅが設定さ
れる。第１〜第３作業ステーション１３ａ〜１３ｃには
片側３台ずつの溶接ロボット１４が配置され、第４作業
ステーション１３ｄには片側２台ずつの溶接ロボット１
４、第５作業ステーション１３ｅには片側１台ずつの溶
接ロボット１４がそれぞれ配置される。

【００２３】生産ライン１０には、全ての作業ステーシ
ョン１３ａ〜１３ｅ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〜１３ｅ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〜１３ｅ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。

【００２４】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が装着された
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。

【００２５】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車体フレーム１１上の各スポッ
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。ここでは、例えば、増し打ちライン１３に沿っ
てラインの片側ごとに、上流側からＭＣＦ、ＳＣＢ、Ｓ
ＸＡ、ＳＣＡ、ＳＸＡ、ＭＣＦ、ＭＣＡ、ＳＣＡ、ＳＣ
Ｈ、ＳＣＨ、ＳＣＡ、ＭＣＤの各スポット溶接ガン１９
が溶接ロボット１４に装着されている。

【００２６】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。

【００２７】図５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。

【００２８】いま、図１に示される既存の生産ライン１
０を用いて、例えば図６に示される車体フレーム１１を
製造する場合を考える。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２３が設定される。コンピュータ本体２６でシミュレ
ーションソフトウェアが実行されると、増し打ちライン
１３に沿って配列される各スポット溶接ガン１９に、車
体フレーム１１に対する一連の作業すなわちスポット溶
接打点２３が仮想的に配分される。ただし、作業配分シ
ミュレーション方法が実行された結果、全てのスポット
溶接打点２３が増し打ちライン１３全体で完全に配分さ
れなかった場合、既存の生産ライン１０では図６の車体
フレーム１１を完成させることができないことが明らか
となる。

【００２９】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。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
溶接ガンの移動経路が決定される。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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
軽減されることができる。

【００３４】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５
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に沿って配置される溶接ロボット１４の位置を
特定する配置データや、各溶接ロボット１４に装着され
た１スポット溶接ガン１９の種類を特定する装着ガンデ
ータ、スポット溶接ガン１９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。

【００３５】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１３ａ〜１３ｅの識別子
と、各作業ステーション１３ａ〜１３ｅ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。配置データは、増
し打ちライン１３に付帯する設備の三次元ＣＡＤデータ
に基づいて算出されるようにしてもよい。装着ガンデー
タは、スポット溶接ガン１９の種類を示す識別子によっ
て、装着された１スポット溶接ガン１９の種類を特定す
る。

【００３６】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に示されるように、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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】図６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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】ガンデータは、例えば図１０に示されるよ
うに、スポット溶接ガンの種類ＳＣＡ、ＳＣＢ…ごとに
担当可能なスポット溶接打点２３の中分類「Ａ１」〜
「Ｋ３」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、複数
の種類ＳＣＡ、ＳＣＢ…のスポット溶接ガンが１つの中
分類「Ａ１」〜「Ｋ３」に対して特定されていてもよ
い。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】移動時間データには、前進時間Ｔｆを示す
前進時間データ、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
打点に対して共通に前進時間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Ｔ
ｃ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。

【００４７】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Ｔ
ｆ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。

【００４８】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を取得し、続いてス
テップＳ２でワークデータ３３を取得する。

【００４９】ステップＳ３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、装着ガンデータに基づき、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、設備デー
タ３２に含まれる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。

【００５０】スポット溶接ガン１９が指定されると、ス
テップＳ４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。

【００５１】ステップＳ５では、抽出された未処理打点
の中から、作業時間データ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に割り振られる。この割り振り工程の詳細は後
述される。

【００５２】割り振りによって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Ｓ６で未処理
打点の占有領域が設定される。１スポット溶接ガン１９
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が踏
み込めない干渉領域が画定されることとなる。

【００５３】例えば第１溶接ロボット１４に装着された
スポット溶接ガンＭＣＦ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１２に示されるように、
それらの未処理打点に対して占有領域４５が設定され
る。こうした占有領域４５は、装着ガンデータに含まれ
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４５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が画定された後、同一作業ステー
ション１３ａに同居する第２および第３溶接ロボット１
４には、占有領域４５に含まれる未処理打点は割り振ら
れない。

【００５４】ステップＳ７では、同一の作業ステーショ
ン１３ａ〜１３ｅ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Ｓ３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Ｓ４〜Ｓ６の処理が実行
される。

【００５５】ステップＳ７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１３ａ〜１３ｅ内に
残存しないことが確認されると、ステップＳ８で、１作
業ステーション１３ａ〜１３ｅ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１３ｂ〜１３ｅに対して占有領域４５
が白紙化される。

【００５６】その後、ステップＳ９で、作業ステーショ
ン１３ａ〜１３ｅ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Ｓ３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Ｓ４〜Ｓ７の
処理が実行される。作業ステーション１３ａ〜１３ｅ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。

【００５７】ステップＳ９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Ｓ１０で、最終的な
シミュレーション結果が出力される。

【００５８】次に、図１３に示すフローチャートを参照
しつつ図１１のステップＳ４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Ｔ１で、図１
１のステップＳ２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Ｔ２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Ｔ１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。

【００５９】ステップＴ２では、オフラインティーチデ
ータ３４から取得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Ｔ１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。

【００６０】ステップＴ３では、図１１のステップＳ２
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Ｔ２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。

【００６１】ステップＴ４では、１作業ステーション内
で他の溶接ロボット１４に設定された占有領域４５が検
出される。このとき、ステップＴ３までに絞り込まれて
きた未処理打点の中から占有領域４５に属さない未処理
打点群が呼び出される。

【００６２】ステップＴ４で最終的に絞り込まれた未処
理打点群は、ステップＴ５で、図１１のステップＳ５に
おける未処理打点の割り振り工程に受け渡される。ステ
ップＴ１〜Ｔ４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、割り振り工程に受け渡され
る未処理打点は存在しないこととなる。

【００６３】次に、図１４に示すフローチャートを参照
して図１３のステップＴ２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Ｐ１で、作業ス
テーション１３ａ〜１３ｅ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１３ａ〜１３ｅ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１
３ａ〜１３ｅ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１３ａ〜１３
ｅ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１３ａ〜１３ｅにおけるアーム基点２１の位置が
特定されるのである。

【００６４】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Ｐ２
で、例えば図１５に示すように、作業ステーション１３
ａ〜１３ｅ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１
１の位置が作業ステーション１３ａ〜１３ｅ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。

【００６５】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Ｐ３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１３ａ〜１３ｅ固有の座標空間に取りこませることに
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。

【００６６】図１６に示すフローチャートを参照して図
１１のステップＳ５における未処理打点の割り振り工程
を詳述する。この工程では、ステップＱ１で、以下に用
いられるパラメータＴ１、Ｔ２、ＴＯが初期化される。

【００６７】ステップＱ２では、図１１のステップＳ４
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。

【００６８】ステップＱ３では、例えば図１７に示され
るように、図１１のステップＳ４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。

【００６９】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
ら車体フレーム１１の基準点ＣＣから最も離れた１未処
理打点に打順「１」が付与されればよい。

【００７０】ステップＱ４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１１のステッ
プＳ４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。

【００７１】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。

【００７２】まず、ステップＱ５で、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５
０、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。

【００７３】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定され
る。例えば図１８に示されるように、打順「１」の未処
理打点４７と打順「２」の未処理打点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１９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２０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２１に示されるように、打順「１」の未
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、打順「２」の未処理打点
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。

【００７４】ステップＱ５で姿勢変化がないと判断され
れば、ステップＱ６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Ｑ６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。

【００７５】移動時間Ｔ１が取得されると、ステップＱ
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。

【００７６】ステップＱ８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。例えば溶
接ロボット１４の姿勢が変化しない場合、例えば図１９
に示すように、処理時間ＴＯは、打順「１」の未処理打
点４７までの前進時間Ｔｆ、打順「１」の未処理打点４
７から打順「２」の未処理打点４８までの短ピッチ移動
時間Ｔｐ、打順「２」の未処理打点４８からの後退時間
Ｔｂ、各未処理打点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２１に示すよう
に、処理時間ＴＯには、図１９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。

【００７７】算出された処理時間ＴＯは、ステップＱ９
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Ｑ１０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Ｑ１１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Ｑ４に戻る。

【００７８】ステップＱ４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Ｑ
１０に進み、前述と同様に未処理打点の割り振りは完了
する。その結果、指定された１スポット溶接ガン１９
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、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、
打順「１」の未処理打点４７に接近する際の移動経路や
打順「２」の未処理打点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４７、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５０、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１
９および図２１を参照のこと）。

【００７９】ここで、図２２に示すように現未処理打点
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Ｑ５）、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。

【００８０】続いてステップＱ７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。

【００８１】総移動時間Ｔ２が算出されると、ステップ
Ｑ８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。その
結果、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２３に示すよう
に、処理時間ＴＯは、打順「１」の未処理打点４７まで
の前進時間Ｔｆ、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２短ピッチ移動時間Ｔ
ｐ、打順「３」の未処理打点４９からの後退時間Ｔｂ、
各未処理打点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。

【００８２】算出された処理時間ＴＯは、ステップＱ９
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Ｑ１０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。

【００８３】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Ｑ１１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Ｑ４に戻る。ステップＱ４以下の処理工程が再び実
行される。こうして、ステップＱ９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Ｑ４で現
未処理打点が指定されなくなるまで、ステップＱ４〜Ｑ
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。

【００８４】なお、本発明は、前述したいわゆる増し打
ちラインに適用されるだけでなく、同様に作業ロボット
が配列されるその他の生産ラインに適用されてもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、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
一連の作業を配分することができる。

【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】 本発明に係る作業ロボットのレイアウトシミ
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６】 車体フレーム上の打点群の一具体例を示す図
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】 本発明に係る作業ロボットのレイアウトシ
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】 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１３】 未処理打点の抽出工程を示すフローチャー
トである。

【図１４】 作動範囲データ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１５】 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１６】 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１７】 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。

【図１８】 溶接ロボットの姿勢が変化しない場合に打
順「１」および打順「２」の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１９】 溶接ロボットの姿勢が変化しない場合に打
順「１」および打順「２」の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２０】 溶接ロボットの姿勢が変化する場合に打順
「１」および打順「２」の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２１】 溶接ロボットの姿勢が変化する場合に打順
「１」および打順「２」の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２２】 打順「２」および打順「３」の未処理打点
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２３】 打順「１」〜打順「３」の未処理打点に対
して想定される処理時間を示す図である。

【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〜１３ｅ 作業ステーション、１４ 溶接ロ
ボット、１９ スポット溶接ガン、２０ アーム、２１
アーム基点、２３ スポット溶接打点、３１ コント
ローラ、３２ 配置データや作業時間データを含む設備
データ、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、短ピッ
チ移動時間データおよび姿勢変化時間データを含むオフ
ラインティーチデータ、５０，５１，５３ ベクトル、
Ｏａ 作動範囲、ＴＯ 処理時間、Ｔｃ ２点間移動時
間としての姿勢変化時間、Ｔｐ ２点間移動時間として
の短ピッチ移動時間。

───────────────────────────────────────────────────── 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 RJ12 RL00 5B049 BB07 CC21 CC31 DD01 DD05 EE03 EE05 EE41 FF02 FF03 FF04 FF09 9A001 BB03 BB04 FF03 HH19 HH32 HH34 JJ44 JJ46 JJ49 KK36 KK54

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １生産ラインに沿って溶接ロボットの配
   置を特定する配置データを取得する工程と、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、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、配置データで示される溶接ロボットに装着される
   スポット溶接ガンの作動範囲を示す作動範囲データを取
   得する工程と、各スポット溶接ガンの最大作業時間を示
   す作業時間データを取得する工程と、前記配置データに
   基づき、１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、打点データおよびガンデータ
   に基づき、前記作動範囲データで示される作動範囲に含
   まれ指定された１スポット溶接ガンで処理可能な未処理
   打点を抽出する工程と、抽出された未処理打点から、前
   記作業時間データで示される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、未処理打点を抽出する
   にあたって、前記配置データで示される溶接ロボットの
   位置に基づき、その溶接ロボットに装着されるスポット
   溶接ガンの前記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いて、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。
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、前記作動範囲データ
   は、溶接ロボットのアームの基点を中心に描かれ、アー
   ムのリーチを半径とした球面によって前記作動範囲を規
   定す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、前記作動範囲データ
   は、各スポット溶接ガンごとに個別に前記作動範囲を規
   定す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、前記作動範囲データ
   は、溶接ロボットの関節作動域に基づく三次元キネマテ
   ィクス解によって前記作動範囲を規定することを特徴と
   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１〜５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、未処理
   打点を抽出するにあたって、前記ガンデータに基づき、
   指定された１スポット溶接ガンを使用可能な未処理打点
   が選択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。
7. 【請求項７】 請求項１〜６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、前記抽
   出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作業時間データで示され
   る最大作業時間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。
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、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。
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、特
   定された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。
10. 【請求項１０】 請求項９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、前記短ピッチ移動時
    間データは、１対の未処理打点ごとに個別に前記短ピッ
    チ移動時間を特定す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９または１０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。
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、前記姿勢変化時間
    データは１対の未処理打点ごとに個別に前記姿勢変化時
    間を特定す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２点間移動時間
    は、溶接ロボットのオフラインティーチシステムで得ら
    れる２点間移動時間によって置き換えられることを特徴
    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１〜１３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。
15. 【請求項１５】 １生産ラインに沿って作業ロボットの
    配置を特定する配置データを取得する工程と、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、作業点データで示される未処理作業点ごと
    に使用可能な作業ツールを特定するツールデータを取得
    する工程と、配置データで示される作業ロボットに装着
    される作業ツールの作動範囲を示す作動範囲データを取
    得する工程と、各作業ツールの最大作業時間を示す作業
    時間データを取得する工程と、前記配置データに基づ
    き、１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、作業点データおよびツールデータに基づき、前
    記作動範囲データで示される作動範囲に含まれ指定され
    た１作業ツールで処理可能な未処理作業点を抽出する工
    程と、抽出された未処理作業点から、前記作業時間デー
    タで示される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。
16. 【請求項１６】 請求項１５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。
17. 【請求項１７】 請求項１６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。
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。
19. 【請求項１９】 １生産ラインに沿って溶接ロボットの
    配置を特定する配置データを取得する工程と、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、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、配置データで示される溶接ロボットに装着され
    るスポット溶接ガンの作動範囲を示す作動範囲データを
    取得する工程と、各スポット溶接ガンの最大作業時間を
    示す作業時間データを取得する工程と、前記配置データ
    に基づき、１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、打点データおよびガンデー
    タに基づき、前記作動範囲データで示される作動範囲に
    含まれ指定された１スポット溶接ガンで処理可能な未処
    理打点を抽出する工程と、抽出された未処理打点から、
    前記作業時間データで示される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。
20. 【請求項２０】 １生産ラインに沿って作業ロボットの
    配置を特定する配置データを取得する工程と、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、作業点データで示される未処理作業点ごと
    に使用可能な作業ツールを特定するツールデータを取得
    する工程と、配置データで示される作業ロボットに装着
    される作業ツールの作動範囲を示す作動範囲データを取
    得する工程と、各作業ツールの最大作業時間を示す作業
    時間データを取得する工程と、前記配置データに基づ
    き、１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、作業点データおよびツールデータに基づき、前
    記作動範囲データで示される作動範囲に含まれ指定され
    た１作業ツールで処理可能な未処理作業点を抽出する工
    程と、抽出された未処理作業点から、前記作業時間デー
    タで示される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。