JP2000141185A - 作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業ロボットや作業ツールに関する様々な要
因が生産ライン全体のライン編成に与える影響を解析す
ることができる作業ロボットのレイアウトシミュレーシ
ョン方法を提供する。 【解決手段】 生産ライン１０では、自動車の車体フレ
ーム１１にスポット溶接が施される。車体フレーム１１
に設定されたスポット溶接打点は、生産ライン１０に沿
って配置されるスポット溶接ガンに配分される。１生産
ラインに必要とされる総作業ステーション数や総溶接ロ
ボット数はこうしたスポット溶接打点の配分の仕方に大
きく影響される。このレイアウトシミュレーション方法
によれば、溶接ロボット１４やスポット溶接ガンに関す
る様々な要因を個別に変化させて総作業ステーション数
や総溶接ロボット数を算出することができる。その結
果、そういった要因の影響を明らかにすることができる
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の車
体といったワークが流される生産ラインに、スポット溶
接ガンといった作業ツールが装着される作業ロボットを
仮想的にレイアウトする作業ロボットのレイアウトシミ
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。

【０００３】増し打ちラインを始めとする生産ラインで
は、１生産ライン当たりの作業ステーション数を減少さ
せることが求められる。作業ステーション数の減少に伴
って生産ラインが短縮されれば、限られた敷地内にでき
る限り多くの生産ラインを構築することが可能となるか
らである。同時に、生産ラインでは、１生産ライン当た
りの総ロボット数が削減されることが求められる。ロボ
ットが増えれば、投資が増大するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば増し打ちライン
では、１生産ラインに必要とされる作業ステーション数
や、１作業ステーションに配置されるスポット溶接ガン
すなわち溶接ロボットの台数は、車体フレーム上のスポ
ット溶接打点をいかに各スポット溶接ガンに配分するか
によって決定される。こうしたスポット溶接打点の配分
には、生産ラインに配置される溶接ロボットや各溶接ロ
ボットに装着されるスポット溶接ガンに関する様々な要
因が影響する。しかしながら、これまでのところ、こう
した影響を定量的に解析することはできなかった。

【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、作業ロボットや作業ツールに関する様々な要因が生
産ライン全体のライン編成に与える影響を解析すること
ができる作業ロボットのレイアウト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、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作業ステーシ
ョン当たりに許容される溶接ロボットの許容台数を特定
する複数の許容台数値を示す変数データを取得する工程
と、変数データで示される１許容台数値が指定される
と、打点データに基づきワーク上の全ての未処理打点を
呼び出す工程と、１作業ステーションが指定されるたび
に、指定された許容台数値を上限に、その１作業ステー
ションで前記呼び出された未処理打点が割り振られる溶
接ロボットの台数を計数する工程と、呼び出された全て
の未処理打点がいずれかの溶接ロボットに割り振られる
まで、前記１作業ステーションが指定されるたびに作業
ステーション数を計数する工程と、全ての許容台数値が
一通り指定されるまで、新たに変数データで示される１
許容台数値を指定する工程とを備えることを特徴とする
作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法が提供
される。

【０００７】一般に、生産ラインでは、１生産ラインに
必要とされる総作業ステーション数や、１作業ステーシ
ョンに配置されるスポット溶接ガンすなわち溶接ロボッ
トの台数は、ワーク上に設定された未処理打点をいかに
各スポット溶接ガンに配分するかによって決定される。
例えば、１作業ステーション当たりに許容される溶接ロ
ボットの許容台数が変更されると、各スポット溶接ガン
に対する未処理打点の配分も変わってくる。したがっ
て、許容台数を変更しながら総作業ステーション数や総
溶接ロボット数を算出すれば、生産ライン全体のライン
編成に対する許容台数の影響を知ることができるのであ
る。

【０００８】本発明に係るレイアウトシミュレーション
方法によれば、１許容台数値が指定されるたびに、各作
業ステーションに配置される溶接ロボット数と総作業ス
テーション数とが算出される。その結果、変数データに
含まれる許容台数値ごとに総作業ステーション数および
総溶接ロボット数が得られる。許容台数値を変えること
によって、総作業ステーション数や総溶接ロボット数に
対する許容台数の影響が定量的に解析されるのである。
その結果、所望の条件下で生産ラインに最適な許容台数
値を明らかにすることが可能となる。

【０００９】作業ステーション数を計数するにあたっ
て、作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法
は、例えば、１作業ステーションが指定されると、その
作業ステーション内で１溶接ロボットを指定する工程
と、１溶接ロボットが指定されると、前記打点データに
基づき、その１溶接ロボットに前記未処理打点を割り振
る工程と、１溶接ロボットに対して未処理打点が割り振
られるたびに溶接ロボットの台数を計数する工程と、計
数された台数が前記指定された許容台数値を超えるまで
新たに１溶接ロボットを指定する工程と、計数された台
数が前記指定された許容台数値を超えるたびに作業ステ
ーション数を計数する工程と、計数された台数が前記指
定された許容台数値を超えるたびに、前記呼び出された
全ての未処理打点が登録されるまで新たに１作業ステー
ションを指定する工程とを備えればよい。こうした処理
工程によれば、第１作業ステーションの第１溶接ロボッ
トから順番に効率よく未処理打点が各溶接ロボットに配
分されることができる。

【００１０】また、本発明に係るレイアウトシミュレー
ション方法は、指定された１溶接ロボットに対して最初
に割り振られる第１未処理打点を特定する工程と、特定
された第１未処理打点に基づいて前記１溶接ロボットの
配置を決定する工程とをさらに備えてもよい。かかる構
成によれば、１許容台数値が指定されるたびに、作業ス
テーションごとの溶接ロボットの構成に加え、生産ライ
ン全体や作業ステーションにおける各溶接ロボットの位
置をシミュレーション結果として提供することが可能と
なる。

【００１１】未処理打点を割り振るにあたって、レイア
ウト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、このガンデータを用
いて、前記第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、前記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。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。

【００１２】さらに、未処理打点を割り振るにあたっ
て、レイアウトシミュレーション方法は、各溶接ロボッ
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、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
理打点を特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、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。

【００１３】例えば、ワーク上では、前記第１未処理打
点を中心に描かれる球面によって前記作動範囲が規定さ
れてもよい。こうして第１未処理打点に基づいて一義的
に作動範囲が画定されれば、シミュレーションの計算処
理を簡略化することができる。この場合には、作動範囲
データは、球面の半径を示す１以上の作動範囲値を含む
ことができる。１生産ラインで配置される各スポット溶
接ガンの作動範囲の大きさが変更されると、各スポット
溶接ガンに対する未処理打点の配分も変わってくる。し
たがって、作動範囲の大きさを変更しながら総作業ステ
ーション数や総溶接ロボット数を算出すれば、生産ライ
ン全体のライン編成に対する作動範囲の大きさの影響を
知ることができるのである。しかも、作動範囲値を変え
るごとに前述の許容台数値を指定すれば、生産ライン全
体のライン編成に対する許容台数と作動範囲の大きさと
の相乗的な影響を解析することが可能となる。

【００１４】作動範囲を特定するにあたって、レイアウ
トシミュレーション方法は、決定された１溶接ロボット
の配置に基づいて前記ワークに対する１溶接ロボットの
位置関係を特定する工程と、１溶接ロボット固有の座標
軸空間で特定される前記作動範囲を前記ワーク上に投影
する工程とを備えることができる。こうして溶接ロボッ
トごとに作動範囲が画定されれば、作動範囲を厳密に規
定することができ、その結果、一層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。この場合に
は、作動範囲データは、作動範囲の大きさを示す１以上
の空間座標値を含むことができる。溶接ロボットの種類
ごとに特定される作動範囲の大きさを変更しながら総作
業ステーション数や総溶接ロボット数を算出すれば、前
述と同様に、生産ライン全体のライン編成に対する作動
範囲の大きさの影響を知ることができるのである。しか
も、空間座標値を変えるごとに前述の許容台数値を指定
すれば、生産ライン全体のライン編成に対する許容台数
と作動範囲の大きさとの相乗的な影響を解析することが
可能となる。

【００１５】未処理打点を割り振るにあたって、本発明
に係るレイアウトシミュレーション方法は、指定された
１溶接ロボットごとに、割り振られた１未処理打点に順
番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１溶接ロボット
に装着された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作業時間データで
示される１作業ステーション当たりの最大作業時間に達
するか否かを判定する工程とをさらに備えることができ
る。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
間が最大作業時間と比較されれば、確実に最大作業時間
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。

【００１６】この場合には、作業時間データは、前記最
大作業時間を示す１以上の作業時間値を含むことができ
る。１生産ラインで配置される各スポット溶接ガンの最
大作業時間が変更されると、各スポット溶接ガンに対す
る未処理打点の配分も変わってくる。したがって、最大
作業時間を変更しながら総作業ステーション数や総溶接
ロボット数を算出すれば、生産ライン全体のライン編成
に対する最大作業時間すなわちタクト時間の影響を知る
ことができるのである。しかも、作業時間値を変えるご
とに前述の許容台数値を指定すれば、生産ライン全体の
ライン編成に対する許容台数と最大作業時間との相乗的
な影響を解析することが可能となる。

【００１７】前記処理時間は、前記溶接ロボットの作業
速度を示すロボット作業速度データと、溶接ロボットに
装着されるスポット溶接ガンの作業速度を示すガン作業
速度データとに基づいて算出されればよい。この場合に
は、ロボット作業速度データは、溶接ロボットの作業速
度を示す１以上のロボット作業速度値を含むことがで
き、ガン作業速度データは、スポット溶接ガンの作業速
度を示す１以上のガン作業速度値を含むことができる。
一般に、生産ラインでは、溶接ロボットやスポット溶接
ガンの能力に応じて各スポット溶接ガンに対する未処理
打点の配分も変わってくる。限られた時間内に処理され
る未処理打点数が変わってくるからである。したがっ
て、ロボット作業速度やガン作業速度を変えながら総作
業ステーション数や総溶接ロボット数を算出すれば、生
産ライン全体のライン編成に対して溶接ロボットやスポ
ット溶接ガンの能力が与える影響を知ることができるの
である。しかも、ロボット作業速度値やガン作業速度値
を変えるとごに前述の許容台数値を指定すれば、生産ラ
イン全体のライン編成に対する許容台数と溶接ロボット
やスポット溶接ガンの能力との相乗的な影響を解析する
ことが可能となる。

【００１８】その他、ガン作業速度データは、スポット
溶接ガンの溶接時間を示す１以上の溶接時間値や、スポ
ット溶接ガンのガン開閉時間を示す１以上のガン開閉時
間値を含むことができる。こうした溶接時間やガン開閉
時間を変更しながら総作業ステーション数や総溶接ロボ
ット数を算出すれば、生産ライン全体のライン編成に対
する溶接時間やガン開閉時間の影響を知ることができ
る。しかも、溶接時間値やガン開閉時間値を変えるごと
に前述の許容台数値を指定すれば、生産ライン全体のラ
イン編成に対する許容台数と溶接時間やガン開閉時間と
の相乗的な影響を解析することが可能となる。

【００１９】その一方で、ロボット作業速度データは、
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含むことができ
る。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。

【００２０】前記２点間移動時間は、例えば、１対の未
処理打点間でスポット溶接ガンが直線的に移動すること
ができる際に費やされる短ピッチ移動時間によって特定
されればよい。また、前記２点間移動時間は、１対の未
処理打点のうち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に
費やされる姿勢変化時間によって特定されてもよい。こ
れらの２点間移動時間は、１対の未処理打点間で生じる
スポット溶接ガンの姿勢変化の有無に応じて使い分けら
れることが望ましい。短ピッチ移動時間と姿勢変化時間
との間には大きな隔たりがあり、両者を区別して使用す
ることができれば、シミュレーション結果の信頼性を高
めることができるからである。

【００２１】この場合には、移動時間データは、前記溶
接ロボットの作業能力に応じて１以上の短ピッチ移動時
間値や、前記溶接ロボットの作業能力に応じて１以上の
姿勢変化時間値を含むことができる。こうした短ピッチ
移動時間や姿勢変化時間を変更しながら総作業ステーシ
ョン数や総溶接ロボット数を算出すれば、生産ライン全
体のライン編成に対する短ピッチ移動時間や姿勢変化時
間の影響を知ることができる。しかも、短ピッチ移動時
間値や姿勢変化時間値を変えるごとに前述の許容台数値
を指定すれば、生産ライン全体のライン編成に対する許
容台数と短ピッチ移動時間や姿勢変化時間との相乗的な
影響を解析することが可能となる。

【００２２】その他、ロボット作業速度データは、最初
に打順が付与された未処理打点に対してスポット溶接ガ
ンを接近させる際に費やされる前進時間を示す前進時間
データや、最後に打順が付与された未処理打点からスポ
ット溶接ガンを離反させる際に費やされる後退時間を示
す後退時間データを含むことができる。これらの場合に
は、溶接ロボットの作業能力に応じて１以上の前進時間
値や後退時間値が含まれてもよい。こうした前進時間や
後退時間を変更しながら総作業ステーション数や総溶接
ロボット数を算出すれば、生産ライン全体のライン編成
に対する前進時間や後退時間の影響を知ることができ
る。しかも、前進時間値や後退時間値を変えるごとに前
述の許容台数値を指定すれば、生産ライン全体のライン
編成に対する許容台数と前進時間や後退時間との相乗的
な影響を解析することが可能となる。

【００２３】以上の作業ロボットのレイアウトシミュレ
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、本発明に係る作業ロボットのレイアウトシミュレー
ション方法は、ワーク上の全ての未処理作業点の位置を
示す打点データを取得する工程と、１作業ステーション
当たりに許容される作業ロボットの許容台数を特定する
複数の許容台数値を示す変数データを取得する工程と、
変数データで示される１許容台数値が指定されると、打
点データに基づきワーク上の全ての未処理作業点を呼び
出す工程と、１作業ステーションが指定されるたびに、
指定された許容台数値を上限に、その１作業ステーショ
ンで前記呼び出された未処理作業点が割り振られる作業
ロボットの台数を計数する工程と、呼び出された全ての
未処理作業点がいずれかの作業ロボットに割り振られる
まで、作業ステーションが指定されるたびに作業ステー
ション数を計数する工程と、全ての許容台数値が一通り
指定されるまで、新たに変数データで示される１許容台
数値を指定す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、以上の作業ロボットのレイアウトシ
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
発明に係る作業ロボットのレイアウトシミュレーション
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作
業ロボットのレイアウト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ＳＴが決定されることとなる。

【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
作業ロボットのレイアウト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。これらの移動時間は、一般に、アーム
２０を駆動するサーボモータ（図示せず）の能力すなわ
ちロボット作業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。これらの
移動時間は、一般に、スポット溶接ガン１９の能力すな
わちガン作業速度によって規定される。

【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
する場面を想定する。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。各スポット溶接打点２３は、増し打
ちライン１３に配置されるいずれかのスポット溶接ガン
１９によって処理されなければならない。スポット溶接
打点２３の配分は、後述する作業ロボットのレイアウト
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。スポット溶接打点２３は、レイアウトシミュレーシ
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２４を示す。こ
のＣＡＤ／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、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、各溶接ロボット１４の作業速度、各ス
ポット溶接ガン１９の作業速度、１作業ステーション当
たりの最大作業時間といった情報が特定されると、それ
らの情報に基づき第１作業ステーション１３ａから順番
に規則的にスポット溶接打点２３が配分され、１生産ラ
イン１０に必要とされる作業ステーション数ＳＴおよび
溶接ロボット数ＲＢすなわちスポット溶接ガンの台数と
いった情報が出力される。同時に、各溶接ロボット１４
すなわちスポット溶接ガン１９に割り当てられるスポッ
ト溶接打点２３の配分結果や打順といった情報が出力さ
れることができる。

【００３５】スポット溶接打点２３の配分の仕方は、溶
接ロボットの種類ごとに特定されることができる作動範
囲を示す作動範囲値を変化させたり、各作業速度を示す
ロボット作業速度値およびガン作業速度値を変化させた
り、最大作業時間を示す最大作業時間値を変化させたり
することによって決定されることができる。こうして配
分の仕方を変化させると、様々な配分条件に対して総作
業ステーション数ＳＴや総溶接ロボット数ＲＢが算出さ
れることとなる。算出された結果は、例えば図７および
図８に示されるように、グラフにまとめられることがで
きる。

【００３６】こうしたグラフを作成すると、どのように
スポット溶接打点２３を配分すれば総作業ステーション
数ＳＴを減少させることができ、同時に、総溶接ロボッ
ト数ＲＢを減少させることができるかを知ることができ
る。しかも、溶接ロボット１４の作業速度、スポット溶
接ガン１９の作動範囲や作業速度、最大作業時間といっ
た様々な要因がそうしたシミュレーション結果にいかに
影響するかをも知ることができる。すなわち、そうした
様々な要因が生産ライン１０全体に与える影響を解析す
ることができるのである。その結果、新たに増し打ちラ
イン１３を構築するにあたって、様々な要求を満足する
ように作業ステーション数ＳＴを設定したり、１作業ス
テーション当たりにスポット溶接ガン１９を配置させた
りすることが可能となる。

【００３７】シミュレーションで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３
０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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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９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。

【００４４】その他、設備データ３２には、前述した搬
送時間Ｔｔを示す搬送時間データや、タクト時間Ｔｑを
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。作業時間データは、１日に処理される
車体フレーム１１の台数に応じて複数の最大作業時間値
を含むことができる。例えば、１日の処理台数が倍増す
ればタクト時間Ｔｑは半減するといった具合である。シ
ミュレーションソフトウェアを実行するにあたっては、
例えば入力装置２７を用いて１最大作業時間値が指定さ
れればよい。

【００４５】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。

【００４６】打点データは、例えば図１０および図１１
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１０および図１１では、説
明の便宜上、座標Ｂは無視されている。

【００４７】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。

【００４８】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１０および図１１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１０およ
び図１１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。

【００４９】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。この溶接時間データは、スポット
溶接ガン１９の能力に応じて複数の溶接時間値を含むこ
とができる。例えば、能力が高まれば溶接時間Ｔｗは短
縮されることとなる。シミュレーションソフトウェアを
実行するにあたっては、例えば入力装置２７から１溶接
時間値が指定されればよい。なお、溶接時間データは、
１小分類「Ａ１−１」〜「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。

【００５０】ガンデータは、例えば図１２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。
ただし、図１２から明らかなように、１つの中分類「Ａ
１」〜「Ｋ３」に対して複数のスポット溶接ガン１９が
特定されていてもよい。

【００５１】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。
ここで、ガン開閉時間データは、溶接ロボット１４やス
ポット溶接ガン１９の能力に応じて複数のガン開閉時間
値を含むことができる。例えば、能力が高まればガン開
閉時間Ｔｇは短縮されることとなる。シミュレーション
ソフトウェアの実行にあたっては、例えば入力装置２７
から１ガン開閉時間値が指定されればよい。

【００５２】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。

【００５３】この作動範囲データでは、作動範囲Ｏａの
大きさごとに、溶接ロボット１４の種類が分類されるこ
とができる。例えば、前述のように球面によって作動範
囲Ｏａが規定される場合には、リーチの長さによって作
動範囲Ｏａの大きさは決定される。作動範囲データは、
リーチの長さに応じて複数の作動範囲値を含むことがで
きる。三次元のキネマティクス解を用いて作動範囲Ｏａ
が規定される場合には、アームの長さだけでなく、例え
ば関節作動域の広がりや関節の個数などによって作動範
囲Ｏａの大きさは影響されることとなる。シミュレーシ
ョンソフトウェアを実行するにあたっては、例えば入力
装置２７を用いてこういった作動範囲Ｏａの大きさが指
定されればよい。

【００５４】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、レイアウトシミュレーション方法の計算処理は軽
減される。

【００５５】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。

【００５６】この移動時間データでは、アーム２０を駆
動するサーボモータの能力ごとに、溶接ロボット１４の
種類が分類されることができる。サーボモータの能力が
上がれば、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が短縮される。移動時間デ
ータは、サーボモータの能力に応じて、複数の前進時間
値、後退時間値、短ピッチ移動時間値、姿勢変化時間値
を含むことができる。シミュレーションソフトウェアを
実行するにあたっては、例えば入力装置２７を用いてこ
ういった移動時間データの数値が指定されればよい。

【００５７】図１３には、本発明に係るレイアウトシミ
ュレーション方法のフローチャートが示される。以下、
このフローチャートを参照しつつ、いかに図７および図
８に示されるシミュレーション結果が導き出されるかを
詳述する。

【００５８】まず、ステップＳ１で、ＣＡＤ／ＣＡＭシ
ステム２４のコンピュータ本体２６は各種可変データの
指定をオペレータに促す。可変データには、前述された
溶接時間Ｔｗやガン開閉時間Ｔｇ、前進時間Ｔｆ、後退
時間Ｔｂ、短ピッチ移動時間Ｔｐ、姿勢変化時間Ｔｃの
ほか、タクト時間Ｔｑや作動範囲Ｏａの大きさといった
ものが含まれる。指定を促されたオペレータは、入力装
置２７を用いて可変データの数値を指定すればよい。続
いて、ステップＳ２で、コンピュータ本体２６は、設備
データ３２やワークデータ３３、オフラインティーチデ
ータ３４を取得する。

【００５９】ステップＳ３では、コンピュータ本体２６
は最大変数データＶＡｍａｘの入力をオペレータに促
す。入力を促されたオペレータは、入力装置２７を用い
て、例えば最大変数データＶＡｍａｘ＝８を入力する。
ステップＳ４で、コンピュータ本体２６は変数データの
最小許容台数値ＶＡ＝２を取得する。この最小許容台数
値ＶＡ＝２は予め設定されればよい。ただし、最小許容
台数値はＶＡ＝１に設定されてもよい。この最小許容台
数値ＶＡ＝２の取得によって、結果的に、「２」から
「８」まで１刻みで７つの許容台数値が取得されること
となる。許容台数値ＶＡ＝２が指定されると、ステップ
Ｓ５で、ワークデータ３３に含まれる打点データに基づ
き車体フレーム１１上の全ての未処理打点が呼び出され
る。

【００６０】ステップＳ６では、第１作業ステーション
１３ａから順番に１作業ステーションが指定され、許容
台数値ＶＡ＝２を上限に、呼び出された未処理打点がそ
の１作業ステーションに属する溶接ロボット１４すなわ
ちスポット溶接ガン１９に割り振られる。未処理打点が
割り振られた溶接ロボット１４の台数は計数される。呼
び出された全ての未処理打点がいずれかの溶接ロボット
１４に割り振られると、１作業ステーションが指定され
るたびに計数されてきた作業ステーション数ＳＴが出力
される。こうしたシミュレーション結果の算出工程の詳
細は後述される。

【００６１】シミュレーション結果が算出されると、ス
テップＳ７で、新たに変数データで示される１許容台数
値が指定される。例えば許容台数値ＶＡ＝２に対するシ
ミュレーション結果が出力された後であれば、許容台数
値ＶＡ＝３が指定される。

【００６２】ステップＳ８では、指定された許容台数値
ＶＡが最大変数データＶＡ＝８に達したか否かが判断さ
れる。許容台数値ＶＡ＝８に達した時点で、ステップＳ
６で算出された全てのシミュレーション結果が出力され
る（ステップＳ９）。ステップＳ７で１刻みで許容台数
値ＶＡが増加されていくことから、許容台数値ＶＡ＝８
に達した時点では、全ての許容台数値ＶＡが一通り指定
されることとなる。その結果、許容台数値ＶＡ＝２〜８
についてシミュレーション結果が得られることとなる。

【００６３】図１４を参照しつつシミュレーション結果
の算出工程を詳述する。いま、許容台数値ＶＡ＝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作業ステーションが
指定される。

【００６４】第１作業ステーションが指定されると、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１５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。

【００６５】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割り振
られる。割り振り工程の詳細は後述される。割り振られ
た未処理打点は、図１６に示されるように、小分類「Ａ
１−１」〜「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。割り振られた未処理打点は、図１３のス
テップＳ５で呼び出された未処理打点から消去される。

【００６６】ステップＴ６では、割り振られた未処理打
点に対して占有領域が設定される。１スポット溶接ガン
１９が１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１９が踏み込めない干渉領
域が画定されることとなる。

【００６７】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１７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。

【００６８】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Ｔ７で溶接ロボット数
ＲＢが計数される。ステップＴ８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値
ＶＡと比較される。溶接ロボット数ＲＢが許容台数値Ｖ
Ａ＝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「１
２」が打点配置結果データ４１の溶接ロボット指定欄４
２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Ｔ４〜Ｔ７の処理が実施される。

【００６９】ステップＴ４〜Ｔ７の処理は、ステップＴ
７で計数される溶接ロボット数ＲＢが許容台数値ＶＡ＝
３を超えるまで繰り返される。溶接ロボット数ＲＢが許
容台数値ＶＡ＝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。

【００７０】ステップＴ７で計数された溶接ロボット数
ＲＢが許容台数値ＶＡを超えると、ステップＴ９で作業
ステーション数ＳＴが計数される。続いて、ステップＴ
１０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Ｔ１１で、図１３のステップＳ５で呼
び出された未処理打点が未だに消去されずに残存するか
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作業ステーションが指定されることとな
る。

【００７１】第２作業ステーションが指定されると、ス
テップＴ３、Ｔ４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Ｔ４〜Ｔ８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。

【００７２】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Ｔ３〜
Ｔ１０の処理が実施される。

【００７３】こうしてステップＴ２〜Ｔ１１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Ｔ１
１で検出され、ステップＴ１２で打点配置結果データ４
１が出力される。

【００７４】なお、第２作業ステーション以降では、ス
テップＴ８で溶接ロボット数ＲＢが許容台数値ＶＡ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。

【００７５】次に、図１４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
９に示されるように、ステップＰ１で、図１３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。

【００７６】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。

【００７７】ステップＰ３では、呼び出された未処理打
点群の中から、図１４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。この抽出工程の詳
細は後述される。

【００７８】第１未処理打点が抽出されると、ステップ
Ｐ４で、図１３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。

【００７９】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。

【００８０】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４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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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１３の
ステップＳ１で指定された作動範囲データ３６の作動範
囲値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Ｏａは規
定されることができる。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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１４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２５および図２７を参照のこ
と）。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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１４の後工程に引き渡される。

【００９９】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１４の後工程に
引き渡されることとなる。

【０１００】

【実施例】前述した作業ロボットのレイアウトシミュレ
ーション方法を用いて、生産ライン１０全体に対する作
動範囲Ｏａの大きさの影響を解析してみた。図１３のス
テップＳ１では、作動範囲データに含まれる作動範囲値
が３０ｃｍから３０ｃｍ刻みで１８０ｃｍまで変更され
た。作動範囲値はアーム２０のリーチ長さを示してい
る。作動範囲値は、入力装置２７から逐次指定されても
よく、コンピュータソフトウェアによって自動的に更新
されてもよい。ただし、最大作業時間値すなわちタクト
時間Ｔｑは４１秒に設定された。

【０１０１】その結果、例えば図７（ａ）から明らかな
ように、許容台数値ＶＡが「２」から「８」に増えるに
つれて総作業ステーション数ＳＴが減少していくことが
わかる。その一方で、総ロボット数ＲＢはわずかながら
増加していくことがわかる。したがって、１作業ステー
ション当たりに配置される溶接ロボット１４の台数を増
加させれば、溶接ロボット１４の総台数をわずかに増加
させるだけで、生産ライン１０全体を著しく短縮するこ
とができることが明らかとなる。ただし、作動範囲Ｏａ
＝６０ｃｍ以上に拡大しても、作業ステーション数ＳＴ
の減少は望めなくなることがわかる。

【０１０２】次に、生産ライン１０全体に対する溶接ロ
ボット１４の能力すなわちロボット作業速度やスポット
溶接ガン１９の能力すなわちガン作業速度の影響を考察
してみた。図１３のステップＳ１では、例えば図３０に
示されるように、３つのレベルの能力（能力Ａ、能力Ｂ
および能力Ｃ）ごとに、溶接時間値やガン開閉時間値と
いったガン作業速度値、短ピッチ移動時間値や姿勢変化
時間値、前進後退時間値といったロボット作業速度値が
設定された。ただし、これらの数値は、能力別に、全て
の溶接ロボット１４およびスポット溶接ガン１９の組み
合わせに対して共通に設定された。最大作業時間値すな
わちタクト時間Ｔｑは４１秒に設定された。

【０１０３】その結果、例えば図７に示されるように、
能力別に３つのグラフが得られた。例えば図７（ｂ）を
観察してみると、能力Ｂの溶接ロボット１４およびスポ
ット溶接ガン１９の組み合わせでは、作動範囲Ｏａ＝９
０ｃｍ以上に設定しても総作業ステーション数ＳＴの減
少には寄与しないことがわかる。しかも、作動範囲Ｏａ
＝１２０ｃｍ以上に設定すれば、許容台数値ＶＡ＝４以
上になっても総作業ステーション数ＳＴの減少には寄与
しないことが明らかである。総ロボット台数ＲＢは、許
容台数値ＶＡが上昇するに従って増加してしまうことか
ら、許容台数値ＶＡ＝４および作動範囲Ｏａ＝９０ｃｍ
に基づいてスポット溶接打点２３を配分すれば、少ない
総作業ステーション数ＳＴで、かつ、少ない総溶接ロボ
ット数ＲＢで増し打ちライン１３を構築することができ
ることがわかる。

【０１０４】次に図７（ｃ）を観察してみると、能力Ｃ
の溶接ロボット１４およびスポット溶接ガン１９の組合
せでは、能力Ｂの場合と同様な傾向を示す一方で、許容
台数値ＶＡ＝３以上に設定しても総作業ステーション数
ＳＴの削減には寄与することができないことがわかる。
しかしながら、この能力Ｃの場合には、作動範囲Ｏａ＝
１２０ｃｍまでに著しく総ロボット数ＲＢが減少してい
くことがわかる。したがって、この場合には、許容台数
値ＶＡ＝３および作動範囲Ｏａ＝１２０ｃｍに基づいて
スポット溶接打点２３を配分してやれば、少ない総作業
ステーション数ＳＴで、かつ、少ない総溶接ロボット数
ＲＢで増し打ちライン１３を構築することができること
がわかる。

【０１０５】ここで、例えば図７（ａ）〜（ｃ）に関し
て総溶接ロボット数ＲＢを比較してみる。すると、作動
範囲が広がるにつれて、能力Ａから能力Ｃに移行すると
総溶接ロボット数ＲＢの削減効果が大きいことがわか
る。作動範囲が狭い場合には、能力が高まっても総溶接
ロボット数ＲＢの削減に寄与しなくなっていく。したが
って、作動範囲を十分に確保すれば、総溶接ロボット数
ＲＢを削減することができることがわかる。その一方
で、能力Ｂでは、許容台数値ＶＡ＝７程度を超えると、
作動範囲の大きさに拘らず総溶接ロボット数ＲＢの削減
効果が小さくなる。能力Ｃでは、許容台数値ＶＡ＝５程
度を超えると、同様に作動範囲の大きさに拘らず総溶接
ロボット数ＲＢの削減効果が小さくなることがわかる。
したがって、溶接ロボット１４およびスポット溶接ガン
１９の能力が高まり、ロボット作業速度やガン作業速度
が速まれば、１作業ステーション当たりの許容台数ＶＡ
を低くしても総溶接ロボット数ＲＢの増加を食い止める
ことができるのである。

【０１０６】さらに、生産ライン１０全体に対する最大
作業時間すなわちタクト時間Ｔｑの影響を考察してみ
た。図１３のステップＳ１では、例えば図３０に示され
るように、１日に処理されるべき車体フレーム１１の台
数ごとに２つの最大作業時間値が指定された。ただし、
溶接時間値やガン開閉時間値といったガン作業速度値、
短ピッチ移動時間値や姿勢変化時間値、前進後退時間値
といったロボット作業速度値は、前述の能力Ｂに基づい
て指定された。

【０１０７】その結果、例えば図８に示されるように、
最大作業時間値別に２つのグラフが得られた。２つのグ
ラフを観察してみると、作動範囲Ｏａ＝１２０ｃｍ以上
では、最大作業時間を延長することによって総作業ステ
ーション数ＳＴや総ロボット数ＲＢを減少させることが
できることがわかる。ただし、１日の処理台数が半減さ
れ、最大作業時間すなわちタクト時間Ｔｑが倍増されて
も、総溶接ロボット数ＲＢを半減させることはできない
ことが明らかとなる。

【０１０８】このように本発明によれば、溶接ロボット
１４やスポット溶接ガン１９に関する様々な要因が生産
ライン１０全体に与える影響を定量的に解析することが
できる。その結果、様々な条件の下で最適な溶接ロボッ
トのレイアウトを提供することができる。これまで作業
者の直感に頼って構築されてきた溶接ロボットのレイア
ウトとの違いを認識することが可能となる。

【０１０９】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。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１作業ス
テーションに配置される作業ロボットの許容台数を変え
ることによって未処理作業点の配分の仕方を変更させる
ことができ、未処理作業点の配分の仕方に応じた総作業
ステーション数といった情報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７】 シミュレーション結果に基づいて作成された
グラフを示す図である。

【図８】 シミュレーション結果に基づいて作成された
グラフを示す図である。

【図９】 占有領域の特定方法を示す図である。

【図１０】 打点データの構造を示す図である。

【図１１】 打点データの構造を示す図である。

【図１２】 ガンデータの構造を示す図である。

【図１３】 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１４】 シミュレーション結果の算出工程を示すフ
ローチャートである。

【図１５】 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１６】 打順欄に対する打順の登録を示す図であ
る。

【図１７】 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。

【図３０】 図７および図８に示すグラフを導く可変デ
ータの３つの具体例を示す図である。

【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、３２ 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、ロボット作業速度デー
タ、ガン作業速度データを含むオフラインティーチデー
タ、Ｏａ作動範囲、ＲＢ 総溶接ロボット数、ＳＴ 総
作業ステーション数、Ｔｂ 後退時間、Ｔｃ 姿勢変化
時間、Ｔｆ 前進時間、Ｔｐ 短ピッチ移動時間、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 RA29 RJ12 RL01 3F059 AA05 AA13 BA03 BA10 FA03 4E065 AA05

Claims (32)

【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作業ステーション当
   たりに許容される溶接ロボットの許容台数を特定する複
   数の許容台数値を示す変数データを取得する工程と、変
   数データで示される１許容台数値が指定されると、打点
   データに基づきワーク上の全ての未処理打点を呼び出す
   工程と、１作業ステーションが指定されるたびに、指定
   された許容台数値を上限に、その１作業ステーションで
   前記呼び出された未処理打点が割り振られる溶接ロボッ
   トの台数を計数する工程と、呼び出された全ての未処理
   打点がいずれかの溶接ロボットに割り振られるまで、前
   記１作業ステーションが指定されるたびに作業ステーシ
   ョン数を計数する工程と、全ての許容台数値が一通り指
   定されるまで、新たに変数データで示される１許容台数
   値を指定する工程とを備えることを特徴とする作業ロボ
   ットのレイアウトシミュレーション方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の作業ロボットのレイア
   ウトシミュレーション方法において、１作業ステーショ
   ンが指定されると、その作業ステーション内で１溶接ロ
   ボットを指定する工程と、１溶接ロボットが指定される
   と、前記打点データに基づき、その１溶接ロボットに前
   記未処理打点を割り振る工程と、１溶接ロボットに対し
   て未処理打点が割り振られるたびに溶接ロボットの台数
   を計数する工程と、計数された台数が前記指定された許
   容台数値を超えるまで新たに１溶接ロボットを指定する
   工程と、計数された台数が前記指定された許容台数値を
   超えるたびに作業ステーション数を計数する工程と、計
   数された台数が前記指定された許容台数値を超えるたび
   に、前記呼び出された全ての未処理打点が割り振られる
   まで新たに１作業ステーションを指定する工程とを備え
   ることを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレ
   ーション方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の作業ロボットのレイア
   ウトシミュレーション方法において、指定された１溶接
   ロボットに対して最初に割り振られる第１未処理打点を
   特定する工程と、特定された第１未処理打点に基づいて
   前記１溶接ロボットの配置を決定する工程とをさらに備
   えることを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュ
   レーション方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の作業ロボットのレイア
   ウト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、このガンデー
   タを用いて、前記第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、前記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ることを特徴とする作業ロ
   ボットのレイアウトシミュレーション方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の作業ロボット
   のレイアウトシミュレーション方法において、各溶接ロ
   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、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
   処理打点を特定する工程とをさらに備えることを特徴と
   する作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の作業ロボットのレイア
   ウトシミュレーション方法において、前記ワーク上で
   は、前記第１未処理打点を中心に描かれる球面によって
   前記作動範囲が規定されることを特徴とする作業ロボッ
   トのレイアウトシミュレーション方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の作業ロボットのレイア
   ウトシミュレーション方法において、前記作動範囲デー
   タは、前記球面の半径を示す１以上の作動範囲値を含
   み、各作動範囲値ごとに前記許容台数値が指定されるこ
   とを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレーシ
   ョン方法。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の作業ロボットのレイア
   ウトシミュレーション方法において、決定された１溶接
   ロボットの配置に基づいて前記ワークに対する１溶接ロ
   ボットの位置関係を特定する工程と、１溶接ロボット固
   有の座標軸空間で特定される前記作動範囲を前記ワーク
   上に投影する工程とをさらに備えることを特徴とする作
   業ロボットのレイアウトシミュレーション方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の作業ロボットのレイア
   ウトシミュレーション方法において、前記作動範囲デー
   タは、前記作動範囲の大きさを示す１以上の空間座標値
   を含み、各空間座標値ごとに前記許容台数値が指定され
   ることを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレ
   ーション方法。
10. 【請求項１０】 請求項２に記載の作業ロボットのレイ
    アウトシミュレーション方法において、指定された１溶
    接ロボットごとに、割り振られた１未処理打点に順番に
    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１溶接ロボットに装
    着された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作業時間データで示さ
    れる１作業ステーション当たりの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
    る作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記作業時間
    データは、前記最大作業時間を示す１以上の作業時間値
    を含み、各作業時間値ごとに前記許容台数値が指定され
    ることを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレ
    ーション方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の作業ロ
    ボットのレイアウトシミュレーション方法において、前
    記処理時間は、前記溶接ロボットの作業速度を示すロボ
    ット作業速度データと、溶接ロボットに装着されるスポ
    ット溶接ガンの作業速度を示すガン作業速度データとに
    基づいて算出されることを特徴とする作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記ガン作業
    速度データは、前記スポット溶接ガンの作業速度を示す
    １以上のガン作業速度値を含み、各ガン作業速度値ごと
    に前記許容台数値が指定されることを特徴とする作業ロ
    ボットのレイアウトシミュレーション方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記ガン作業
    速度データは、前記スポット溶接ガンの溶接時間を示す
    １以上の溶接時間値を含み、各溶接時間値ごとに前記許
    容台数値が指定されることを特徴とする作業ロボットの
    レイアウトシミュレーション方法。
15. 【請求項１５】 請求項１２に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記ガン作業
    速度データは、前記スポット溶接ガンのガン開閉時間を
    示す１以上のガン開閉時間値を含み、各ガン開閉時間値
    ごとに前記許容台数値が指定されることを特徴とする作
    業ロボットのレイアウトシミュレーション方法。
16. 【請求項１６】 請求項１２〜１５のいずれかに記載の
    作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法におい
    て、前記ロボット作業速度データは、前記溶接ロボット
    の作業速度を示す１以上のロボット作業速度値を含み、
    各ロボット作業速度値ごとに前記許容台数値が指定され
    ることを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレ
    ーション方法。
17. 【請求項１７】 請求項１２〜１５のいずれかに記載の
    作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法におい
    て、前記ロボット作業速度データは、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含むことを特徴とする作業ロボット
    のレイアウトシミュレーション方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記２点間移
    動時間は、１対の未処理打点間でスポット溶接ガンが直
    線的に移動することができる際に費やされる短ピッチ移
    動時間によって特定されることを特徴とする作業ロボッ
    トのレイアウトシミュレーション方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記移動時間
    データは、前記溶接ロボットの作業能力に応じて１以上
    の短ピッチ移動時間値を含み、各短ピッチ移動時間値ご
    とに前記許容台数値が指定されることを特徴とする作業
    ロボットのレイアウトシミュレーション方法。
20. 【請求項２０】 請求項１７に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記２点間移
    動時間は、１対の未処理打点のうち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
    る必要がある場合に費やされる姿勢変化時間によって特
    定されることを特徴とする作業ロボットのレイアウトシ
    ミュレーション方法。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記移動時間
    データは、前記溶接ロボットの作業能力に応じて１以上
    の姿勢変化時間値を含み、各姿勢変化時間値ごとに前記
    許容台数値が指定されることを特徴とする作業ロボット
    のレイアウトシミュレーション方法。
22. 【請求項２２】 請求項１２〜２１のいずれかに記載の
    作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法におい
    て、前記ロボット作業速度データは、最初に打順が付与
    された未処理打点に対してスポット溶接ガンを接近させ
    る際に費やされる前進時間を示す前進時間データを含む
    ことを特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレー
    ション方法。
23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記前進時間
    データは、前記溶接ロボットの作業能力に応じて１以上
    の前進時間値を含み、各前進時間値ごとに前記許容台数
    値が指定されることを特徴とする作業ロボットのレイア
    ウトシミュレーション方法。
24. 【請求項２４】 請求項１２〜２３のいずれかに記載の
    作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法におい
    て、前記ロボット作業速度データは、最後に打順が付与
    された未処理打点からスポット溶接ガンを離反させる際
    に費やされる後退時間を示す後退時間データを含むこと
    を特徴とする作業ロボットのレイアウトシミュレーショ
    ン方法。
25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、前記後退時間
    データは、前記溶接ロボットの作業能力に応じて１以上
    の後退時間値を含み、各後退時間値ごとに前記許容台数
    値が指定されることを特徴とする作業ロボットのレイア
    ウトシミュレーション方法。
26. 【請求項２６】 ワーク上の全ての未処理作業点の位置
    を示す打点データを取得する工程と、１作業ステーショ
    ン当たりに許容される作業ロボットの許容台数を特定す
    る複数の許容台数値を示す変数データを取得する工程
    と、変数データで示される１許容台数値が指定される
    と、打点データに基づきワーク上の全ての未処理作業点
    を呼び出す工程と、１作業ステーションが指定されるた
    びに、指定された許容台数値を上限に、その１作業ステ
    ーションで前記呼び出された未処理作業点が割り振られ
    る作業ロボットの台数を計数する工程と、呼び出された
    全ての未処理作業点がいずれかの作業ロボットに割り振
    られるまで、作業ステーションが指定されるたびに作業
    ステーション数を計数する工程と、全ての許容台数値が
    一通り指定されるまで、新たに変数データで示される１
    許容台数値を指定する工程とを備えることを特徴とする
    作業ロボットのレイアウトシミュレーション方法。
27. 【請求項２７】 請求項２６に記載の作業ロボットのレ
    イアウトシミュレーション方法において、１作業ステー
    ションが指定されると、その作業ステーション内で１作
    業ロボットを指定する工程と、１作業ロボットが指定さ
    れると、前記作業点データに基づき、その１作業ロボッ
    トに前記未処理作業点を割り振る工程と、１作業ロボッ
    トに対して未処理作業点が割り振られるたびに作業ロボ
    ットの台数を計数する工程と、計数された台数が前記指
    定された許容台数値を超えるまで新たに１作業ロボット
    を指定する工程と、計数された台数が前記指定された許
    容台数値を超えるたびに作業ステーション数を計数する
    工程と、計数された台数が前記指定された許容台数値を
    超えるたびに、前記呼び出された全ての未処理作業点が
    割り振られるまで新たに１作業ステーションを指定する
    工程とを備えることを特徴とする作業ロボットのレイア
    ウトシミュレーション方法。
28. 【請求項２８】 請求項２６または２７に記載の作業ロ
    ボットのレイアウト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作業ロボットのレイア
    ウトシミュレーション方法。
29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の作業ロボットのレ
    イアウト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作業ロボッ
    トのレイアウトシミュレーション方法。
30. 【請求項３０】 請求項２９に記載の作業ロボットのレ
    イアウト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作業ロボット
    のレイアウトシミュレーション方法。
31. 【請求項３１】 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作業ステーション
    当たりに許容される溶接ロボットの許容台数を特定する
    複数の許容台数値を示す変数データを取得する工程と、
    変数データで示される１許容台数値が指定されると、打
    点データに基づきワーク上の全ての未処理打点を呼び出
    す工程と、１作業ステーションが指定されるたびに、指
    定された許容台数値を上限に、その１作業ステーション
    で前記呼び出された未処理打点が割り振られる溶接ロボ
    ットの台数を計数する工程と、呼び出された全ての未処
    理打点がいずれかの溶接ロボットに割り振られるまで、
    前記１作業ステーションが指定されるたびに作業ステー
    ション数を計数する工程と、全ての許容台数値が一通り
    指定されるまで、新たに変数データで示される１許容台
    数値を指定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。
32. 【請求項３２】 請求項３１に記載の記録媒体におい
    て、１作業ステーションが指定されると、その作業ステ
    ーション内で１溶接ロボットを指定する工程と、１溶接
    ロボットが指定されると、前記打点データに基づき、そ
    の１溶接ロボットに前記未処理打点を割り振る工程と、
    １溶接ロボットに対して未処理打点が割り振られるたび
    に溶接ロボットの台数を計数する工程と、計数された台
    数が前記指定された許容台数値を超えるまで新たに１溶
    接ロボットを指定する工程と、計数された台数が前記指
    定された許容台数値を超えるたびに作業ステーション数
    を計数する工程と、計数された台数が前記指定された許
    容台数値を超えるたびに、前記呼び出された全ての未処
    理打点が割り振られるまで新たに１作業ステーションを
    指定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。