JP2000141177A - 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】 スポット溶接ガンを始めとする作業ツール同
士の干渉を考慮しながら効率的に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。 【解決手段】 自動車の車体フレーム１１上では、未処
理打点「Ａ１−１」を処理する際にスポット溶接ガンが
占有可能な第１占有空間３６と、未処理打点「Ａ１−
２」を処理する際にスポット溶接ガンが占有可能な第２
占有空間３７とが画定される。第１および第２占有空間
３６、３７が重なり合った未処理打点「Ａ１−１」「Ａ
１−２」は互いに関連付けられて干渉データに登録され
る。この干渉データを用いてスポット溶接ガン同士の干
渉を考慮しながら未処理打点は各スポット溶接ガンに配
分されていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１生産ラインに沿
って配置された例えばスポット溶接ガンといった作業ツ
ールに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】自動車製造の分野で知られる「増し打ち
ライン」では、組み立てられた車体フレームの骨組みに
対してスポット溶接が実施される。このスポット溶接に
よって車体フレームを構成する構成部材同士の接合強度
が補強される。ラインに沿って配置される各スポット溶
接ガンには、処理すべき車体フレーム上のスポット溶接
打点が予め配分される。増し打ちラインを車体フレーム
が通過すると、各スポット溶接ガンが配分されたスポッ
ト溶接打点を処理し、その結果、車体フレームが仕上げ
られるのである。これまでのところ、車体フレーム上の
スポット溶接打点を各スポット溶接ガンに配分するには
熟練した作業者の経験則や勘に頼らざるを得なかった。

【０００３】近年、様々な分野でコンピュータシミュレ
ーションが役立っている。コンピュータシミュレーショ
ンによれば、現実の処理や作業に代えて、コンピュータ
内で仮想的に対応する処理や作業を実施することがで
き、その結果、現実の処理や作業に先立って事前にそう
いった処理や作業の実施状況を解析することができる。
こうしたコンピュータシミュレーションによって前述し
たスポット溶接作業の配分を実現することができれば、
スポット溶接作業の効率的な配分に役立つに違いない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、増し打ちラ
インの１作業ステーションでは、同時に複数台のスポッ
ト溶接ガンがスポット溶接打点を処理することができ
る。同時に処理されるスポット溶接打点同士が近いと、
スポット溶接ガン同士が衝突してしまいスポット溶接打
点を処理することはできなくなる。言い換えれば、１ス
ポット溶接ガンで処理されるスポット溶接打点の近隣で
は、他のスポット溶接ガンがスポット溶接打点を処理す
ることはできない。

【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、スポット溶接ガンを始めとする作業ツール同士の干
渉を考慮しながら効率的に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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１発明によれば、使用されるスポット溶接ガン同
士の干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定す
る干渉データを取得する工程と、生産ラインに沿って配
置される１溶接ロボットを指定する工程と、指定された
溶接ロボットが所属する作業ステーションで他の溶接ロ
ボットに配分された配分済み未処理打点を特定する工程
と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理打点との
間で前記組み合わせを構成する未処理打点以外の未配分
未処理打点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理
打点を前記指定された溶接ロボットに配分する工程とを
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。

【０００７】例えば生産ラインの１作業ステーションで
は、配分済み未処理打点と、干渉データ上で配分済み未
処理打点との間に前記組み合わせを構成する未処理打点
とが同時に処理されようとすると、使用される２スポッ
ト溶接ガン同士で干渉が引き起こされる。その一方で、
干渉データ上で配分済み未処理打点との間に組み合わせ
を構成する未処理打点以外の未処理打点が配分済み未処
理打点と同時に処理されても、使用される２スポット溶
接ガン同士で干渉は生じない。したがって、抽出された
未配分未処理打点を指定された溶接ロボットに配分すれ
ば、その未配分未処理打点が配分済み未処理打点と同時
に処理される場合でも、指定された溶接ロボットに装着
されたスポット溶接ガンは、他の溶接ロボットに装着さ
れたスポット溶接ガンに干渉することはない。その結
果、こうした作業配分シミュレーション方法によれば、
スポット溶接ガン同士の干渉を回避しながらワーク上の
未処理打点を各溶接ロボットに配分していくことが可能
となる。

【０００８】また、第２発明によれば、使用されるスポ
ット溶接ガン同士の干渉を引き起こす未処理打点の組み
合わせを特定する干渉データを取得する工程と、生産ラ
インに沿って配置される１溶接ロボットを指定する工程
と、指定された溶接ロボットに配分された配分済み未処
理打点を特定する工程と、前記干渉データに基づき、配
分済み未処理打点との間で前記組み合わせを構成する未
配分未処理打点を抽出する工程と、抽出された未配分未
処理打点を前記１溶接ロボットに配分する工程とを備え
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。

【０００９】一般に、使用されるスポット溶接ガン同士
が干渉を引き起こすということは、２つの未処理打点同
士が十分に接近していることを意味する。こうした２つ
の未処理打点が２つの溶接ロボットに別々に配分される
と、それらの未処理打点を同時に処理するスポット溶接
ガン同士は干渉してしまう。その一方、そういった２つ
の未処理打点が１溶接ロボットに対して配分されれば、
２つの未処理打点同士が十分に接近していることから、
その溶接ロボットに装着されたスポット溶接ガンの移動
時間が節約され、限られた作業時間内でできる限り数多
くの未処理打点をそのスポット溶接ガンに処理させるこ
とが可能となる。その結果、こうした作業配分シミュレ
ーション方法によれば、ワーク上の未処理打点を各溶接
ロボットに効率よく配分していくことが可能となる。

【００１０】しかも、このように１溶接ロボットに対し
て十分に接近した未処理打点同士が配分されれば、各未
処理打点に設定されるスポット溶接ガンの占有空間が互
いに重なり合う。その結果、１溶接ロボット当たりの総
占有空間は縮小され、したがって、その１溶接ロボット
が所属する作業ステーションで他の溶接ロボットに配分
される未処理打点の候補を増加させることができるので
ある。

【００１１】前記干渉データを準備するにあたって、生
産ラインの作業配分シミュレーション方法は、ワーク上
の１未処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占
有可能な第１占有空間を画定する工程と、ワーク上の他
の１未処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占
有可能な第２占有空間を画定する工程と、第１および第
２占有空間が互いに重なり合った未処理打点同士を関連
付ける工程とを備えればよい。このような処理工程によ
れば、簡単かつ確実に、使用されるスポット溶接ガン同
士の干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定す
ることが可能となる。干渉データは、生産ラインに沿っ
て１溶接ロボットが指定される以前に準備されてもよ
く、各溶接ロボットに対して未処理打点を配分しながら
同時進行的に準備されてもよい。

【００１２】前記第１占有空間を画定するにあたって
は、スポット溶接ガンごとに前記第１占有空間を特定す
る占有空間データが取得されてもよい。このようにスポ
ット溶接ガンごとに個別に第１占有空間を特定すれば、
干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを一層厳密に
特定することができ、その結果、生産ラインの実状に則
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】前記第１および第２占有空間は、未処理打
点に対して溶接チップの面直を維持しつつその面直方向
に沿った軸線回りで１スポット溶接ガンを回転させる際
にその１スポット溶接ガンが占有することができる可動
空間域によって規定されればよい。こういった可動空間
域を用いれば、簡単に第１および第２占有空間を規定す
ることができる。ただし、溶接チップの面直には生産技
術的に問題のない範囲（例えば±５度程度）の傾きが含
まれてもよい。なお、可動空間域は、前記未処理打点を
中心に描かれる球面に基づいて設定されてもよく、前記
１スポット溶接ガンの三次元形状データに基づいて設定
されてもよい。

【００１４】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、使用される作業ツール同士の干渉を引き起こす未
処理作業点の組み合わせを特定する干渉データを取得す
る工程と、生産ラインに沿って配置される１作業ロボッ
トを指定する工程と、指定された作業ロボットが所属す
る作業ステーションで他の作業ロボットに配分された配
分済み未処理作業点を特定する工程と、前記干渉データ
に基づき、配分済み未処理作業点との間で前記組み合わ
せを構成する未処理作業点以外の未配分未処理作業点を
抽出する工程と、抽出された未配分未処理作業点を前記
指定された作業ロボットに配分する工程とを備えること
ができる。また、本発明に係る作業配分シミュレーショ
ン方法は、使用される作業ツール同士の干渉を引き起こ
す未処理作業点の組み合わせを特定する干渉データを取
得する工程と、生産ラインに沿って配置される１作業ロ
ボットを指定する工程と、指定された作業ロボットに配
分された配分済み未処理作業点を特定する工程と、前記
干渉データに基づき、配分済み未処理作業点との間で前
記組み合わせを構成する未配分未処理作業点を抽出する
工程と、抽出された未配分未処理作業点を前記１作業ロ
ボットに配分する工程とを備えてもよい。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】

【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。

【００１８】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。決定された溶接ロボット１４の配
置に応じて１生産ライン当たりの作業ステーション数Ｓ
Ｔが決定されることとなる。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。各スポット溶接打点２３は、後述され
る作業配分シミュレーション方法によって第１作業ステ
ーション１３ａから順番に溶接ロボット１４に配分され
ていく。スポット溶接打点２３は、後述する作業配分シ
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。

【００２４】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。

【００２５】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溶接ロボッ
ト１４の許容台数を示す許容台数データや、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
Ｏａを示す作動範囲データが入力装置２７から指定され
ると、１生産ライン１０に必要とされる作業ステーショ
ン数ＳＴや、各作業ステーション１３ａ〜１３ｉにおけ
る溶接ロボット１４の構成のほか、各溶接ロボット１４
に装着されるスポット溶接ガン１９の種類、各スポット
溶接ガン１９に配分される車体フレーム１１上のスポッ
ト溶接打点２３や打順、といった情報が出力される。

【００２６】シミュレーションによって得られるスポッ
ト溶接打点２３の配分結果や打順は、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。

【００２７】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、そ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。

【００２８】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。

【００２９】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１９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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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に
対して溶接チップ１９ａの面直を維持しつつその面直方
向に沿った軸線回りでスポット溶接ガン１９を回転させ
る際にそのスポット溶接ガン１９が占有することができ
る可動空間域によって規定される。こうした可動空間域
は、例えば図８に示されるように、スポット溶接打点２
３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の球面に基づいて設定されればよい。こ
うした可動空間域に基づく占有空間は、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可動空間
域が表現されれば、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。後者の場合には、溶接チップの面直方向を示すベク
トル値が占有空間データで特定されればよい。

【００３３】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。

【００３４】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、使用されるスポット溶接ガン同士の干渉を引き起
こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉データが含
まれる。

【００３５】打点データは、例えば図９および図１０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９および図１０では、説明の便
宜上、座標Ｂは無視されている。

【００３６】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。

【００３７】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スポット溶接打点２３が存在す
る。こういったスポット溶接打点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９および
図１０に示されるように、そういったスポット溶接打点
２３の処理順番を特定する。図９および図１０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。

【００３８】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。

【００３９】ガンデータは、例えば図１１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１１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。

【００４０】干渉データには、例えば図１２に示される
ように、各小分類「Ａ１−１」〜「Ｋ３−２」の組み合
わせごとに、使用される２つのスポット溶接ガン同士で
干渉が引き起こされるか否かが示される。こういった干
渉データを準備するにあたっては、例えば図１３に示さ
れる処理工程が採用されればよい。この処理工程では、
まずステップＭ１で、打点データに基づき１未処理打点
が指定される。この指定によって、未処理打点の三次元
座標値と、その面直方向を示すベクトル値とが特定され
る。ベクトル値は予め打点データに付加しておけばよ
い。ここでは、未処理打点「Ａ１−１」が指定されたも
のと仮定する。

【００４１】ステップＭ２では、指定された１未処理打
点を処理する際に１スポット溶接ガンが占有可能な第１
占有空間が画定される。前述の占有空間データで示され
る可動空間域が車体フレーム１１に投影される。例え
ば、未処理打点の三次元座標を中心に半径ｒの球面が描
かれればよい。その結果、図１４に示されるように、車
体フレーム１１上に未処理打点「Ａ１−１」に対する第
１占有空間３６が描かれることができる。その他、例え
ばスポット溶接ガン１９の三次元形状データで可動空間
域が表現されていれば、車体フレーム１１上の未処理打
点の面直方向に可動空間域の面直方向が合わせ込まれれ
ばよい。ただし、占有空間の投影にあたっては、図１４
から明らかなように、車体フレーム１１に干渉する可動
空間域は省略されることが望ましい。

【００４２】ステップＭ３では、指定された未処理打点
以外の１未処理打点が指定される。ステップＭ４では、
ステップＭ２と同様に、ステップＭ３で指定された１未
処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占有可能
な第２占有空間が画定される。例えば未処理打点「Ａ１
−２」が指定されたと仮定すると、例えば図１４に示さ
れるように、車体フレーム１１上に未処理打点「Ａ１−
２」に対する第２占有空間３７が描かれることができ
る。

【００４３】ステップＭ５では、第１および第２占有空
間が互いに重なり合うか否かが判断される。重なり合え
ば、第１および第２占有空間３６、３７が設定された２
つの未処理打点「Ａ１−１」、「Ａ１−２」が互いに関
連付けられる。その結果、図１２に示されるように、干
渉データにその関連付けが登録される。一方で、ステッ
プＭ３で例えば未処理打点「Ａ１−４」が指定された場
合のように、第１および第２占有空間３６、３８が重な
り合わなければ、２つの未処理打点「Ａ１−１」、「Ａ
１−４」に関連付けは行われない。ステップＭ３〜Ｍ５
が繰り返される結果、ステップＭ２で指定された未処理
打点「Ａ１−１」に対して関連付けられるべき未処理打
点が全て抽出されることとなる。ステップＭ２で１未処
理打点を変更していけば、打点データで示される未処理
打点の全ての組み合わせに対して関連付けの有無が登録
されることとなる。

【００４４】ここで、前述の第１占有空間はスポット溶
接ガンの形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…ごとに設定されることが
望ましい。前述したとおり、スポット溶接ガンには様々
な形態のものＳＣＡ、ＳＣＢ…が存在する。図３から明
らかなように、スポット溶接ガンＳＣＡ、ＳＣＢ…の形
態に応じて占有空間も異なる。したがって、各未処理打
点の処理に使用されるスポット溶接ガンの形態ＳＣＡ、
ＳＣＢ…が決定された時点で、占有空間データで示され
る可動空間域を設定し直し、図１３に示す処理工程をや
り直せば、生産ラインの実状に則した信頼性の高い干渉
データを提供することができる。このように各未処理打
点の処理に使用されるスポット溶接ガンの形態ＳＣＡ、
ＳＣＢ…が決定されるまで、干渉データには、全ての形
態ＳＣＡ、ＳＣＢ…に共通に第１占有空間が事前に登録
されていればよい。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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の負担
は軽減される。

【００４８】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。

【００４９】次に本発明に係る作業配分シミュレーショ
ン方法を詳述する。図１５に示されるように、ＣＡＤ／
ＣＡＭシステム２４のコンピュータ本体２６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。

【００５０】ステップＳ３で、コンピュータ本体２６
は、作業者に変数条件の入力を促す。入力を促された作
業者は、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。

【００５１】いま、許容台数データ＝３が入力された場
合を考える。コンピュータ本体２６は、ステップＳ４
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Ｓ５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作業ステーションが指定され
る。

【００５２】第１作業ステーションが指定されると、ス
テップＳ６で、溶接ロボット数ＲＢの初期値＝１が記憶
される。ステップＳ７では、記憶された溶接ロボット数
ＲＢの値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１６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
ションの第１溶接ロボットを示す「１１」が登録され
る。

【００５３】第１溶接ロボットが指定されると、ステッ
プＳ８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１７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。カッコ内の数値は各小分類に含
まれる打点数を示す。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。続いてステップＳ９で、割り
振られた未処理打点は配分済み未処理打点として記憶さ
れる。

【００５４】第１溶接ロボットに対する未処理打点の割
り振りが登録されると、ステップＳ１０で溶接ロボット
数ＲＢが計数される。ステップＳ１１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Ｓ７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１８に示すように、第１
作業ステーション内の第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Ｓ７〜Ｓ１１の処理が実施される。

【００５５】ステップＳ７〜Ｓ１１の処理は、ステップ
Ｓ１０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
処理打点の割り振りが完了される。

【００５６】ステップＳ１０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Ｓ１２で作業ス
テーション数ＳＴが計数される。続いてステップＳ１３
で、１作業ステーションに対して記憶されていた配分済
み未処理打点がリセットされる。このリセットによっ
て、新たな作業ステーションに対して配分済み未処理打
点は存在しないこととなる。その後、ステップＳ１４
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Ｓ５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作業ステーションが指定されることとなる。

【００５７】第２作業ステーションが指定されると、ス
テップＳ６、Ｓ７で、第２作業ステーション内の第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
テーションに対してステップＳ７〜Ｓ１１の処理が繰り
返される結果、第２作業ステーション内の３つの溶接ロ
ボット「２１」「２２」「２３」に対して割り振られた
未処理打点が打点配置結果データ４１に登録される。

【００５８】第２作業ステーションに対して未処理打点
の登録が完了すると、再びステップＳ５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作業ステーションに対してステップＳ６〜
Ｓ１４の処理が実施される。

【００５９】こうしてステップＳ５〜Ｓ１４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、割り振
られるべき未処理打点が存在しないことがステップＳ１
４で検出され、ステップＳ１５で打点配置結果データ４
１が出力される。

【００６０】なお、第２作業ステーション以降では、ス
テップＳ１１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。このように残存した未
処理打点は次作業ステーションの溶接ロボットに持ち越
される。この場合には、溶接ロボット指定欄４２に記入
された溶接ロボットの指定は消去されればよい。

【００６１】次に、図１５のステップＳ８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
９に示されるように、ステップＰ１で、図１５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
「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に割り振られていくことになる。

【００６２】ステップＰ２では、図１５のステップＳ９
で記憶された配分済み未処理打点が特定される。配分済
み未処理打点が特定されると、干渉データに基づき、配
分済み未処理打点との間で関連付けされた未処理打点以
外の未処理打点群が抽出される。抽出された未処理打点
群に、ステップＰ１で特定された打順の未処理打点が存
在すれば、その未処理打点が呼び出される。抽出された
未処理打点群に、ステップＰ１で特定された打順の未処
理打点が含まれない場合には、抽出された未処理打点群
の中から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。

【００６３】配分済み未処理打点と、この配分済み未処
理打点との間で関連付けされた未処理打点とが同時に処
理されようとすると、使用される２スポット溶接ガン同
士で干渉が引き起こされる。その一方で、配分済み未処
理打点との間で関連付けされていない未処理打点が配分
済み未処理打点と同時に処理されても、使用される２ス
ポット溶接ガン同士で干渉は生じない。したがって、抽
出された未処理打点群の中から呼び出された未処理打点
が指定された溶接ロボット１４に配分されると、その未
処理打点が配分済み未処理打点と同時に処理される場合
でも、指定された溶接ロボット１４に装着されたスポッ
ト溶接ガン１９は、同一作業ステーション内で他の溶接
ロボット１４に装着されたスポット溶接ガン１９に干渉
することはない。

【００６４】ステップＰ３では、呼び出された未処理打
点群の中から、図１５のステップＳ７で指定された１溶
接ロボット１４に対して最初に割り振られるべき第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１
１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。

【００６５】第１未処理打点が抽出されると、ステップ
Ｐ４で、図１５のステップＳ２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２０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。

【００６６】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。

【００６７】図２１に示すフローチャートを参照し、図
１９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１９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。

【００６８】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。

【００６９】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２０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。

【００７０】次に図２２に示すフローチャートを参照
し、図１９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。

【００７１】ステップＵ２では、１溶接ロボット１４に
最初に割り振られた第１未処理打点に対して、図１５の
ステップＳ３で指定された作動範囲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２３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１９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Ｏ
ａは規定されることができる。

【００７２】作動範囲Ｏａが画定されると、ステップＵ
３で、図１９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。

【００７３】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、干渉データ上で第１未処理打点との間に関連付けさ
れている未処理打点が優先的に選択されることが望まし
い。そういった未処理打点が抽出されなければ、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４
１の打順欄４４に登録される。

【００７４】一般に、使用されるスポット溶接ガン同士
が干渉を引き起こすということは、２つの未処理打点同
士が十分に接近していることを意味する。こうした２つ
の未処理打点が２つの溶接ロボットに別々に配分される
と、それらの未処理打点を同時に処理するスポット溶接
ガン同士は干渉してしまう。その一方、そういった２つ
の未処理打点が１溶接ロボット１４に対して配分されれ
ば、２つの未処理打点同士が十分に接近していることか
ら、その溶接ロボット１４に装着されたスポット溶接ガ
ン１９の移動時間が節約され、最大作業時間内でできる
限り数多くの未処理打点をそのスポット溶接ガン１９に
処理させることが可能となる。

【００７５】しかも、例えば図１４から明らかなよう
に、１溶接ロボット１４に対して十分に接近した未処理
打点「Ａ１−１」「Ａ１−２」同士が配分されれば、各
未処理打点「Ａ１−１」「Ａ１−２」に設定されるスポ
ット溶接ガン１９の占有空間３６、３７が互いに重なり
合う。その結果、１溶接ロボット１４当たりの総占有空
間は縮小され、したがって、その１溶接ロボット１４が
所属する作業ステーションで他の溶接ロボット１４に配
分される未処理打点の候補を増加させることができるの
である。その一方で、干渉データ上で関連付けされてい
ない未処理打点「Ａ１−１」「Ａ１−４」が配分されて
しまうと、図１４から明らかなように、１溶接ロボット
１４当たりの総占有空間は広がってしまい、同一作業ス
テーション内で他の溶接ロボット１４に配分される未処
理打点の候補は減少する確率が高くなってしまう。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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２４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２５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２６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
７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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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２５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２７に示すように、処理時間ＴＯには、図２５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。

【００８２】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。

【００８３】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、配分済みの第２未処
理打点４８に対して干渉データ上で関連付けされた未処
理打点が選択される。そういった未処理打点が抽出され
なければ、第２未処理打点４８に対して最近の未処理打
点が選択されればよい。検出されなければ、ステップＵ
１１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１５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４７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２５および
図２７を参照のこと）。

【００８４】図２８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４１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。

【００８５】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。

【００８６】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２９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。

【００８７】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１５の後工程に引き渡される。

【００８８】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１５の後工程に
引き渡されることとなる。

【００８９】以上の実施形態に加え、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、既存の増し
打ちラインのように配置が決定された溶接ロボットに対
して車体フレーム１１上のスポット溶接打点２３を配分
する際にも用いられることができる。この場合には、設
備データ３２内の三次元ＣＡＤデータで、各溶接ロボッ
ト１４の配置や各溶接ロボット１４に装着されたスポッ
ト溶接ガンの形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…が特定されればよ
い。未処理打点の配分にあたっては、増し打ちライン１
３の上流側から順番に１溶接ロボット１４が指定されれ
ばよい。１溶接ロボット１４が指定されると、溶接ロボ
ット１４の配置に基づき車体フレーム１１上に各スポッ
ト溶接ガン１９の作動範囲Ｏａが描かれることとなる。

【００９０】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。

【００９１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、生産ライ
ンの作業配分シミュレーション方法において、スポット
溶接ガンを始めとする作業ツール同士の干渉を考慮しな
がら効率的に一連の作業を配分することが可能となる。

【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】 占有空間の特定方法を示す図である。

【図８】 可動空間域の表現方法を示す図である。

【図９】 打点データの構造を示す図である。

【図１０】 打点データの構造を示す図である。

【図１１】 ガンデータの構造を示す図である。

【図１２】 干渉データの構造を示す図である。

【図１３】 干渉データを準備する処理工程を示すフロ
ーチャートである。

【図１４】 未処理打点の関連付けを示す図である。

【図１５】 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１６】 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１７】 打順欄に対する打順の登録を示す図であ
る。

【図１８】 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１９】 打点配分の検討工程を示すフローチャート
である。

【図２０】 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２１】 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２２】 打点配分の決定工程を示すフローチャート
である。

【図２３】 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アプローチ方向を規定
するベクトルを示す図である。

【図２５】 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アプローチ方向を規定す
るベクトルを示す図である。

【図２７】 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２８】 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２９】 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。

【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、１９ａ 溶接チッ
プ、２３ スポット溶接打点、３０ オフラインティー
チシステム、３１コントローラ、３２ 作業時間データ
を含む設備データ、３３ 干渉データを含むワークデー
タ、３６ 第１占有空間、３７，３８ 第２占有空間。

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 DD01 DD05 EE03 EE05 EE41 FF02 FF03 FF04 FF09 9A001 HH32 JJ44 JJ46 JJ49 JJ50 KK54

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用されるスポット溶接ガン同士の干渉
   を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉デ
   ータを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される
   １溶接ロボットを指定する工程と、指定された溶接ロボ
   ットが所属する作業ステーションで他の溶接ロボットに
   配分された配分済み未処理打点を特定する工程と、前記
   干渉データに基づき、配分済み未処理打点との間で前記
   組み合わせを構成する未処理打点以外の未配分未処理打
   点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理打点を前
   記指定された溶接ロボットに配分す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、前記干渉データを準備
   するにあたって、ワーク上の１未処理打点を処理する際
   に１スポット溶接ガンが占有可能な第１占有空間を画定
   する工程と、ワーク上の他の１未処理打点を処理する際
   に１スポット溶接ガンが占有可能な第２占有空間を画定
   する工程と、第１および第２占有空間が互いに重なり合
   った未処理打点同士を関連付け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、前記第１占有空間を画
   定するにあたって、スポット溶接ガンごとに前記第１占
   有空間を特定する占有空間データが取得されることを特
   徴とする生産ラインの作業配分シミュレーション方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３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およ
   び第２占有空間は、未処理打点に対して溶接チップの面
   直を維持しつつその面直方向に沿った軸線回りで１スポ
   ット溶接ガンを回転させる際にその１スポット溶接ガン
   が占有することができる可動空間域によって規定される
   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、前記可動空間域は、前
   記未処理打点を中心に描かれる球面に基づいて設定され
   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、前記可動空間域は、前
   記１スポット溶接ガンの三次元形状データに基づいて設
   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。
7. 【請求項７】 使用されるスポット溶接ガン同士の干渉
   を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉デ
   ータを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される
   １溶接ロボットを指定する工程と、指定された溶接ロボ
   ットに配分された配分済み未処理打点を特定する工程
   と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理打点との
   間で前記組み合わせを構成する未配分未処理打点を抽出
   する工程と、抽出された未配分未処理打点を前記１溶接
   ロボットに配分す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。
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、前記干渉データを準備
   するにあたって、ワーク上の１未処理打点を処理する際
   に１スポット溶接ガンが占有可能な第１占有空間を画定
   する工程と、ワーク上の他の１未処理打点を処理する際
   に１スポット溶接ガンが占有可能な第２占有空間を画定
   する工程と、第１および第２占有空間が互いに重なり合
   った未処理打点同士を関連付け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。
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、前記第１占有空間を画
   定するにあたって、スポット溶接ガンに前記第１占有空
   間を特定する占有空間データが取得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８または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、前記第１お
    よび第２占有空間は、未処理打点に対して溶接チップの
    面直を維持しつつその面直方向に沿った軸線回りで１ス
    ポット溶接ガンを回転させる際にその１スポット溶接ガ
    ンが占有することができる可動空間域によって規定され
    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。
11. 【請求項１１】 請求項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、前記可動空間域
    は、前記未処理打点を中心に描かれる球面に基づいて設
    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。
12. 【請求項１２】 請求項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、前記可動空間域
    は、前記１スポット溶接ガンの三次元形状データに基づ
    いて設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。
13. 【請求項１３】 使用される作業ツール同士の干渉を引
    き起こす未処理作業点の組み合わせを特定する干渉デー
    タを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１
    作業ロボットを指定する工程と、指定された作業ロボッ
    トが所属する作業ステーションで他の作業ロボットに配
    分された配分済み未処理作業点を特定する工程と、前記
    干渉データに基づき、配分済み未処理作業点との間で前
    記組み合わせを構成する未処理作業点以外の未配分未処
    理作業点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理作
    業点を前記指定された作業ロボットに配分する工程とを
    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。
14. 【請求項１４】 使用される作業ツール同士の干渉を引
    き起こす未処理作業点の組み合わせを特定する干渉デー
    タを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１
    作業ロボットを指定する工程と、指定された作業ロボッ
    トに配分された配分済み未処理作業点を特定する工程
    と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理作業点と
    の間で前記組み合わせを構成する未配分未処理作業点を
    抽出する工程と、抽出された未配分未処理作業点を前記
    １作業ロボットに配分す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。
15. 【請求項１５】 請求項１３または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。
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。
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。
18. 【請求項１８】 使用されるスポット溶接ガン同士の干
    渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉
    データを取得する工程と、生産ラインに沿って配置され
    る１溶接ロボットを指定する工程と、指定された溶接ロ
    ボットが所属する作業ステーションで他の溶接ロボット
    に配分された配分済み未処理打点を特定する工程と、前
    記干渉データに基づき、配分済み未処理打点との間で前
    記組み合わせを構成する未処理打点以外の未配分未処理
    打点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理打点を
    前記指定された溶接ロボットに配分する工程とをコンピ
    ュータに実行させることを特徴とする記録媒体。
19. 【請求項１９】 使用されるスポット溶接ガン同士の干
    渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉
    データを取得する工程と、生産ラインに沿って配置され
    る１溶接ロボットを指定する工程と、指定された溶接ロ
    ボットに配分された配分済み未処理打点を特定する工程
    と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理打点との
    間で前記組み合わせを構成する未配分未処理打点を抽出
    する工程と、抽出された未配分未処理打点を前記１溶接
    ロボットに配分す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】 使用される作業ツール同士の干渉を引
    き起こす未処理作業点の組み合わせを特定する干渉デー
    タを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１
    作業ロボットを指定する工程と、指定された作業ロボッ
    トが所属する作業ステーションで他の作業ロボットに配
    分された配分済み未処理作業点を特定する工程と、前記
    干渉データに基づき、配分済み未処理作業点との間で前
    記組み合わせを構成する未処理作業点以外の未配分未処
    理作業点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理作
    業点を前記指定された作業ロボットに配分する工程とを
    コンピュータに実行させることを特徴とする記録媒体。
21. 【請求項２１】 使用される作業ツール同士の干渉を引
    き起こす未処理作業点の組み合わせを特定する干渉デー
    タを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１
    作業ロボットを指定する工程と、指定された作業ロボッ
    トに配分された配分済み未処理作業点を特定する工程
    と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理作業点と
    の間で前記組み合わせを構成する未配分未処理作業点を
    抽出する工程と、抽出された未配分未処理作業点を前記
    １作業ロボットに配分す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。