JP2002059271A - 溶接打点データの作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接するパネルが複雑な面が多数集合した複
合曲面からなる場合に、溶接打点データを作成する必要
のある面を一々捜し出す必要をなくして、面の捜し出し
のための手間と時間を省くことにある。 【解決手段】 ＣＡＤ装置上で、製品中のパネル同士を
スポット溶接する溶接打点データを作成するに際し、前
記スポット溶接するパネルを構成する全ての面を前記製
品のＣＡＤデータ中から捜し出し、その捜し出した全て
の面について一括して溶接打点データを作成し、前記作
成した溶接打点データにおける打点位置が前記面の所定
領域内に位置するか否かを判断し、前記面の所定領域内
に位置する場合のみその溶接打点データを有効とするこ
とを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＡＤ（コンピ
ュータ支援設計）装置での設計の際に、パネル同士をス
ポット溶接する溶接打点のデータを作成するために用い
られる方法に関するものである。なお、この明細書で
は、特にことわらない限り、「曲面」は、曲率半径無限
大の曲面として「平面」を含む面であり、また「曲線」
は、曲率半径無限大の曲線として「直線」を含む線であ
るものとする。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＤ装置での設計の際に、パネル同士
をスポット溶接する溶接打点のデータを作成する方法と
しては従来、例えば特開平１１−１０２３８３号公報に
て開示された方法が知られている。

【０００３】この従来の方法は、スポット溶接にて接合
すべき複数のパネルをＣＡＤ装置で作成した後、そのＣ
ＡＤ装置の画面上に表示させた複数のパネルの所望の曲
面上の所望の複数位置を曲面単位で溶接打点の位置とし
て指定し、それら複数の溶接打点の位置や溶接するパネ
ルの部品名等のデータについて曲面単位で一括して登録
するものであり、このようにして作成した溶接打点デー
タは、溶接ロボットへの溶接打点位置の教示や、自動溶
接装置の溶接ガンの配置設計等に用いることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
曲面単位で打点データを作成する従来の方法では、溶接
するパネルが自動車の車体パネルのように複雑な曲面が
多数集合した複合曲面からなる場合には、溶接打点デー
タを作成する必要のある曲面を全て捜し出すのは困難
で、手間と時間がかかってしまうという問題があり、こ
の問題は特に、多数の溶接打点デーダを作成する必要が
ある場合に重大であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
の発明は、上記課題を有利に解決した溶接打点データの
作成方法を提供することを目的とするものであり、この
発明の溶接打点データの作成方法は、ＣＡＤ装置上で、
製品中のパネル同士をスポット溶接する溶接打点データ
を作成するに際し、前記スポット溶接するパネルを構成
する全ての面を前記製品のＣＡＤデータ中から捜し出
し、その捜し出した全ての面について一括して溶接打点
データを作成し、前記作成した溶接打点データにおける
打点位置が前記面の所定領域内に位置するか否かを判断
し、前記面の所定領域内に位置する場合のみその溶接打
点データを有効とすることを特徴とするものである。

【０００６】かかる方法によれば、スポット溶接するパ
ネルを指定するだけで、そのパネルを構成する全ての面
について一括して溶接打点データを作成し得るので、溶
接するパネルが自動車の車体パネルの如く複雑な面が多
数集合した複合曲面からなる場合でも、溶接打点データ
を作成する必要のある面を一々捜し出す必要をなくすこ
とができ、ひいては面の捜し出しのための手間と時間を
省くことができる。

【０００７】しかもこの方法によれば、作成した溶接打
点データにおける打点位置が前記面の所定領域内に位置
するか否かを判断し、前記面の所定領域内に位置する場
合のみその溶接打点データを有効とするので、例えばピ
ッチ曲線上等に一括して作成した打点のうちでパネルか
ら外れたものを目視チェックに頼らず確実に排除し得
て、溶接不良を発生を確実に防止することができる。

【０００８】なお、この発明の方法においては、一つの
溶接打点の指定によって複数の溶接打点データが作成さ
れた場合に、前記パネルに対する打点位置（あるいは前
記パネル）の密集度に基づいて、前記複数の溶接打点デ
ータのうち何れの溶接打点データが有効であるかを判定
することとしても良く、このようにすれば、密着させて
配置したはずのパネル同士に隙間があったり面のデータ
に内外周トリム曲線が設定されていなかったりして、一
つの溶接打点の指定で複数の溶接打点データが作成され
た場合でも、打点位置（あるいはパネル）の密集度に基
づいて、それら複数の溶接打点データのうちで溶接する
フランジが重なり合っている部位にあると推定されるも
のを有効と判定するので、打点データに矛盾や不都合が
生ずるのを防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図１は、この発明の溶接打点データの作成方法の一
実施例の概略を示すフローチャートであり、この実施例
の方法は、通常の３次元ＣＡＤシステムを構成するコン
ピュータの作動プログラムを改変することで実施される
ものである。なお、スポット溶接の打点は、パネル同士
を接合する接合部の曲面上に定義され、その溶接打点を
定義する曲面は通常「フランジ面」と呼ばれる。また、
溶接打点データは、３次元座標値（ｘ，ｙ，ｚ）と、そ
の打点の位置でのフランジ面の法線方向（いわゆる面直
方向）を示す「法線ベクトル」と、その打点の位置への
溶接ガンの接近方向を示す「アプローチベクトル」とか
ら構成される。そして溶接打点の位置は通常、パネル位
置決めゲージ等の干渉物を避けるため、設計位置に対し
て多少の位置変更が許される。

【００１０】この実施例の溶接打点データの作成方法で
は、先ず図１のステップＳ１にて、図２（ａ）に示す如
き、所望の製品に用いられる複数枚のパネルを表記した
パネル管理一覧表を、上記コンピュータとともに上記Ｃ
ＡＤシステムを構成するモニタ装置の画面上に表示し
て、そのパネル管理一覧表中から、例えば図２（ｂ）に
示す、製品としての自動車車体の一部をなすフロアパネ
ルＰ１およびサイドメンバＰ２，Ｐ３の如き、互いにス
ポット溶接するため溶接打点データを作成したい複数枚
のパネルを選択し、それら選択したパネルの形状を、上
記製品の３次元ＣＡＤデータを用いてアウトライン表示
で画面上に表示する。

【００１１】次いでここではステップＳ２で、打点デー
タの作成方法を上記画面上のメニューから選択して指定
する。ここで、メニューには、(1) 曲線による方法と、
(2)曲面による方法との二種類が表示され、(1) の方法
を選択した場合には、次のステップＳ３で、従来の方法
と同様、図２（ｃ）に示すように、パネル（図示例では
上記サイドメンバ）Ｐのフランジ面を画成する曲線であ
るガイド曲線ＧＬと、フランジ面上でそのガイド曲線Ｇ
Ｌに沿うピッチ曲線ＰＬとの２つのフランジ曲線（フラ
ンジ面上の曲線）を指定し、ピッチ曲線ＰＬ上に打点Ｗ
Ｐを所定ピッチで指定する。

【００１２】一方上記(2) の方法を選択すると、上記画
面上にさらに、(A) １曲面とビュー（上記画面上に表示
する図）との指定と、そのビューの視線方向に直交する
平面上での座標値（２値）の入力とを行う従来と同様の
方法と、(B) 上記選択した複数枚のパネルの各々を構成
する全ての曲面を自動検索するとともに、ビューの指定
と、そのビューの視線方向に直交する平面上での各打点
の座標値（２値）の入力とを行うこの実施例の一つの方
法と、(C) 上記選択した複数枚のパネルの各々を構成す
る全ての曲面を自動検索するとともに、ピッチ曲線ＰＬ
とビューの指定と、そのビューの視線方向に直交する平
面上での開始座標値（２値）、ピッチおよび打点個数の
入力とを行うこの実施例のもう一つの方法との三種類の
サブメニューが表示される。

【００１３】そして、上記(A) の方法を選択した場合
は、次のステップＳ３で、従来の方法と同様、例えば図
２（ｄ）に示すように、ビューとして、製品の３次元Ｃ
ＡＤデータの直角座標系の座標軸方向（座標軸の延在方
向）のうち打点データを作成するパネル（図示例では上
記サイドメンバ）の上記指定したフランジ面ＤＳが全体
的により広く見える方向を視線方向とした図（図示例で
は矢印Ｖで示すＺ軸方向から見た平面図）を指定し（但
し、説明の便宜のため図２（ｄ）自体は斜視図としてい
る）、フランジ面ＤＳをその全体的により広く見える方
向から見た図として画面上に表示して、溶接打点ＷＰの
座標値（ｘ，ｙ）を入力する。

【００１４】また、上記(B) の方法を選択した場合は、
先に選択した複数枚のパネルの各々を構成する全ての曲
面が、上記パネル管理一覧表に表記した各パネルとその
パネルの構成曲面との関連付けを記録したパネル管理テ
ーブルにより上記製品の３次元ＣＡＤデータ中から自動
検索されて画面上に表示されるので、次のステップＳ３
で、例えば図２（ｅ）に示すように、ビューとして、製
品の３次元ＣＡＤデータの直角座標系の座標軸方向のう
ち打点データを作成するパネル（図示例では上記サイド
メンバ）のフランジ面が全体的により広く見える方向を
視線方向とした図（図示例では矢印Ｖで示すＺ軸方向か
ら見た平面図）を指定し（但し、説明の便宜上図２
（ｅ）自体は斜視図としている）、上記フランジ面をそ
の全体的により広く見える方向から見た図として画面上
に表示して、そのフランジ面が複数の曲面からなる複合
曲面の場合でも複数の溶接打点ＷＰの各々の座標値
（ｘ，ｙ）を一括して入力する。

【００１５】さらに、上記(C) の方法を選択した場合
は、先に選択した複数枚のパネルの各々を構成する全て
の曲面が、上記パネル管理一覧表に表記した各パネルと
そのパネルの構成曲面との関連付けを記録したパネル管
理テーブルにより上記製品の３次元ＣＡＤデータ中から
自動検索されて画面上に表示されるので、次のステップ
Ｓ３で、例えば図２（ｆ）に示すように、ビューとし
て、製品の３次元ＣＡＤデータの直角座標系の座標軸方
向のうち打点データを作成するパネル（図示例では上記
サイドメンバ）のフランジ面が全体的により広く見える
方向を視線方向とした図（図示例では矢印Ｖで示すＺ軸
方向から見た平面図）を指定し（但し、説明の便宜のた
め図２（ｆ）自体は斜視図としている）、上記フランジ
面をその全体的により広く見える方向から見た図で画面
上に表示して、そのフランジ面が複数の曲面からなる複
合曲面の場合でもそれらの曲面に跨がってそのフランジ
面上にピッチ曲線ＰＬを指定するとともに、溶接開始打
点の座標値（図示例ではｙ座標値）とピッチＰＴと打点
の個数とを入力する。

【００１６】続くステップＳ４では、上記コンピュータ
が、図３にフローチャートで示す処理により、現在のビ
ューのパネル上での溶接打点の位置から、後述する曲面
の突き刺し処理を行って、その溶接打点での面直方向す
なわち法線方向とその溶接打点の３次元位置とを求め、
さらに、後述するトリミング処理およびフランジ処理
（フランジ処理を指定した場合のみ）により、その求め
た打点位置の正当性の評価計算を行う。

【００１７】図３に示す処理は、後述する前処理でのト
リミングボックスおよびクロストリミングプレーンに関
する入力打点位置および幅の指定以外は上記コンピュー
タが実行するものであり、ここではステップＳ１１で、
先ず上記パネル管理テーブルによりモニタの画面上に表
示されているパネルを検索してそのパネルを構成する曲
面のデータを順次メモリ上に読み込み、次いで上記指定
したデータを用いて曲面の突き刺し処理を行い、次いで
曲面の内外周トリム曲線を用いて打点データのトリミン
グ処理を行い、最後に、フランジ面の密集度により打点
データを絞り込んで適正打点データを判別するフランジ
処理の実行を上記ＣＡＤシステムのオペレータ（操作
者）が指定した場合に、フランジ線を構成する点群を抽
出する前処理を行う。なお、このステップＳ１１の各処
理の詳細は図４〜図１４を参照して後述する。

【００１８】続くステップＳ１２では、オペレータが上
記フランジ処理の実行を指定したか否かを判断して、指
定していなければ後述するステップＳ１５へ進むが、指
定していれば次のステップＳ１３へ進む。そしてステッ
プＳ１３では、上記前処理によって後述のフランジ線格
納エリアに格納したフランジ線があったか否かを判断し
て、フランジ線がなければ後述するステップＳ１５へ進
むが、フランジ線があれば次のステップＳ１４へ進む。

【００１９】ステップＳ１４では、先のステップＳ１１
で得られた打点データについて上記フランジ処理を実行
して適正な打点データを抽出する。なお、このフランジ
処理の詳細は図１５および図１６を参照して後述する。
そして、次のステップＳ１５では、上記処理により得ら
れた各打点データを、上記モニタ装置の画面上に表示す
るとともに、上記製品の３次元ＣＡＤデータを納めたデ
ータベース上に格納する。

【００２０】図４は、上記コンピュータが実行する図３
のステップＳ１１の処理の概要を示すフローチャートで
あり、この処理では、ステップＳ２１で、先ず上記パネ
ル管理テーブルによりモニタの画面上に表示されている
パネルを検索して、そのパネルの番号をメモリ上に読み
込む。そして、続くステップＳ２２では、読み込んだ番
号のパネル単位で、そのパネルを構成する全曲面と、そ
の全曲面の各々の、外周トリム曲線および内周トリム曲
線を含む曲線とを検索して、それらのデータを順次メモ
リ上に読み込み、曲面の打点突き刺し処理を行い、さら
に打点のトリミング処理を行う。なお、このステップＳ
２２の各処理の詳細は図５および図６を参照して後述す
る。さらにこのステップＳ２２では、フランジ面の密集
度により打点データを絞り込んで適正打点データを判別
するフランジ処理が必要か否かを画面上で上記オペレー
タに問い合わせて、画面上で見てフランジ面が多数重な
っていたりフランジ面同士が離れていたりして突き刺し
処理で一本の曲面突き刺し用直線データから複数の打点
データが求りそうな場合には上記オペレータがこのステ
ップＳ２２でフランジ処理を指定する。

【００２１】続くステップＳ２３では、オペレータによ
るフランジ処理の指定があったか否かを判断し、指定が
なければステップＳ２５へ進むが、指定があればステッ
プＳ２４で、フランジ処理のためにフランジ線を構成す
る点群を抽出する前処理を実行し、その後ステップＳ２
５へ進む。なお、この前処理の詳細は図１３および図１
４を参照して後述する。そしてステップＳ２５では、打
点作成対象パネルが未だあるか否かを判断し、未だある
場合はステップＳ２１へ戻って上記処理を繰り返すが、
もうない場合は図３のステップＳ１２へ進む。

【００２２】図５および図６は、上記コンピュータが実
行する図４のステップＳ２２の処理を示すフローチャー
トであり、ここでは先ず図５のステップＳ３１で、一つ
の曲面データを上記データベース上からそのコンピュー
タのメモリ上に読み込み、続くステップＳ３２で、上記
読み込んだ曲面データに対する外周トリム曲線および内
周トリム曲線を上記データベース上より検索し、順次デ
ータを上記メモリ上に読み込み、次のステップＳ３３
で、上記ビューでの上記曲面の領域を定義する曲面マス
ク値を抽出する。なお、通常、パネルデータは曲面と曲
線とで構成され、その曲面は、基準曲面とその領域を区
画する外周トリム曲線および内周トリム曲線とで定義さ
れているが、作成費用を節約するために、基準曲面のみ
を作成する場合もある。

【００２３】次のステップＳ３４では、上記曲面に対す
る外周トリム曲線データがあるか否かを判断し、上記の
ように基準曲面のみを作成していて外周トリム曲線デー
タがなければステップＳ３６へ進むが、あればステップ
Ｓ３５でその外周トリム曲線の上記ビューでの領域を定
義する外周マスク値を抽出する。そしてステップＳ３６
では、上記入力された２値の打点位置（ビューがＺ軸方
向から見た平面図であればｘ，ｙ座標値）あるいは一つ
の打点座標値およびそれとピッチ曲線とから求めたもう
一つの打点座標値からなる打点位置と、上記入力された
ビューを示すビューコードと、上記曲面マスク値および
外周マスク値とにより、それらのマスク値が示す領域内
に上記打点位置が入っているか否かを調べる事前チェッ
ク処理を行う。

【００２４】次のステップＳ３７では、上記事前チェッ
クの結果がＯＫか否かを判断し、ＯＫでなければ、その
曲面上には打点がないと判断して上記ステップＳ３１へ
戻るが、ＯＫであれば、次のステップＳ３８へ進む。か
かる事前チェックにより、計算時間を短縮することがで
きる。そしてステップＳ３８では、上記ビューコードと
入力打点位置とで、その入力打点位置を通ってそのビュ
ーの視線方向へ延在する直線である曲面突き刺し用直線
のデータを作成し、続くステップＳ３９では、その曲面
突き刺し用直線と上記曲線との交点計算を行って、交点
の３次元座標値およびその交点での上記曲面に対する法
線方向ベクトルを打点データとして求める。

【００２５】次のステップＳ４０では、上記交点が求ま
ったか否かを判断し、求まらなければ、その曲面上には
打点がないと判断して上記ステップＳ３１へ戻るが、求
まれば、その交点の３次元座標値を打点の位置として、
図６に示す次のステップＳ４１へ進む。このステップＳ
４１では、当該パネルについて既に作成した打点との重
点（ダブり）チェックを所定トレランス（例えば０．５
ｍｍ）で行い、この段階ではパネル単位で処理を行って
いるため本来は重点はないはずであるので、今回求まっ
た打点が既に作成した打点に対し３次元的に上記トレラ
ンス内に位置していれば重点となる。

【００２６】次のステップＳ４２では、上記重点チェッ
クの結果がＯＫか否かを判断し、ＯＫでなければその打
点データはエラーであると判断して後述するステップＳ
４８へ進むが、ＯＫ（重点でない）であれば、次のステ
ップＳ４３へ進む。そしてステップＳ４３では、打点デ
ータの外周トリム曲線チェック処理すなわち上記打点デ
ータにおける打点が上記曲線に対する外周トリム曲線の
内側に存在するかどうかのチェックを行う。なお、この
外周トリム曲線チェック処理の詳細は図７〜図１０を参
照して後述する。

【００２７】次のステップＳ４４では、上記外周トリム
曲線チェック処理の結果がＯＫか否かを判断し、ＯＫで
なければ、その打点データはエラーであると判断して後
述するステップＳ４８へ進むが、ＯＫであれば、次のス
テップＳ４５へ進む。そしてステップＳ４５では、打点
データの内周トリム曲線チェック処理すなわち上記打点
データにおける打点が上記曲線に対する内周トリム曲線
の外側に存在するかどうかのチェックを行う。なお、こ
の内周トリム曲線チェック処理の詳細も図７〜図１０を
参照して後述する。

【００２８】次のステップＳ４６では、上記内周トリム
曲線チェック処理の結果がＯＫか否かを判断し、ＯＫで
なければ、その打点データはエラーであると判断して後
述するステップＳ４８へ進むが、ＯＫであれば、次のス
テップＳ４７へ進む。そしてステップＳ４７では、上記
打点データをメモリ上に格納するとともに、打点データ
作成ＯＫを示すコードを返す。一方、上記ステップＳ４
２，４４，４６で打点データがエラーであった場合に進
むステップＳ４８では、エラー処理として、打点は作成
しない旨のリターンコードを返す。なお、これらリター
ンコードの内容はその後画面上に表示してオペレータに
知らせる。

【００２９】図７〜図９は、図６のステップＳ４３の外
周トリム曲線チェック処理およびステップＳ４５の内周
トリム曲線チェック処理を示すフローチャートであり、
ここでは先ず図７のステップＳ５１で、上記ビューコー
ドにより上記３次元の内外周トリム曲線をそのビューの
平面上の２次元曲線に変換する２次元化ビューマトリク
スを求め、続くステップＳ５２で、トリム曲線（上記ス
テップＳ４３であれば外周トリム曲線、上記ステップＳ
４５であれば内周トリム曲線）を上記２次元化ビューマ
トリクスにより２次元化して閉ポリライン（閉じた一筆
書きの線）に変換し、さらに次のステップＳ５３で、そ
の２次元化閉ポリライン（トリム曲線）の進行方向を時
計回りに揃えてポリラインＡとする。このように進行方
向を時計回りに統一すれば、これ以降の判定チェックを
容易にすることができ、この閉ポリラインの回り方向を
必ず時計回りにする方法の詳細は図１１および図１２を
参照して後述する。

【００３０】次のステップＳ５４では、ポリラインＡを
トリム曲線の内側に向けて０．１ｍｍオフセットさせた
閉ポリラインであるポリラインＢを作成する。これは以
降の判定をポリラインＡ，Ｂのダブルチェックで行って
より精度の高いチェック方法とするためであり、続くス
テップＳ５５では、打点データ中の打点の３次元座標値
（ｘ，ｙ，ｚ）を上記ビューマトリクスにより２次元座
標値に変換し、続くステップＳ５６では、その打点位置
に対する、ポリラインＡの点群（ポリラインＡを構成す
る閉じた複合曲線の端点群）中の最近点を求め、その最
近点について、上記打点位置との距離と、ラインのセグ
メント（上記複合曲線の構成曲線）の情報とを得る。す
なわちここでは、ポリラインＡの点群中から、打点位置
に対する最短距離の点を捜し出して、点間距離を求め
る。

【００３１】次のステップＳ５７では、上記求めた最近
点の進行方向前方側のラインセグメントである第１ライ
ンセグメント（第１線分）に対して、打点位置がライン
進行方向に対し左側か右側かを判定して、その結果をメ
モリ上に保存し、続くステップＳ５８では、さらに上記
求めた第１ラインセグメントの進行方向一つ手前のライ
ンセグメントである第２ラインセグメント（第２線分）
に対して、打点位置がライン進行方向に対し左側か右側
かを判定して、その結果をメモリ上に保存し、図８に示
すステップＳ５９へ進む。

【００３２】このステップＳ５９では、打点位置がポリ
ラインＡの上記第１ラインセグメント内（第１線分の範
囲内の法線方向）にあるかどうかをチェックし、続くス
テップＳ６０では、その第１線分の範囲内に打点位置が
あったか否かを判断して、なかった場合には後述するス
テップＳ６２へ進むが、あった場合には次のステップＳ
６１で、第１線分と打点位置との間の距離を求め、前に
求めた点間距離と比較して、その線点間距離の方が短け
れば最短距離をその線点間距離に入れ換える。そして次
のステップＳ６２では、さらに打点位置がポリラインＡ
の上記第２ラインセグメント内（第２線分の範囲内の法
線方向）にあるかどうかをチェックし、続くステップＳ
６３では、その第２線分の範囲内に打点位置があったか
否かを判断して、なかった場合には後述するステップＳ
６５へ進むが、あった場合には次のステップＳ６４で、
第２線分と打点位置との間の距離を求め、前に求めた最
短距離と比較して、その線点間距離の方が短ければ最短
距離をその線点間距離に入れ換える。このようにするの
は、可能な限り線点間距離を基準としてチェックを行う
ためである。

【００３３】次のステップＳ６５では、上記ステップＳ
５６と同様、上記２次元化した打点位置に対する、ポリ
ラインＢを構成する点群（ポリラインＢを構成する閉じ
た複合曲線の端点群）中の最近点を求め、その最近点と
上記打点位置との距離と、ラインのセグメントの情報と
を得る。そして続くステップＳ６６では、ポリラインＢ
についてもポリラインＡと同様に上記ステップＳ５７〜
Ｓ６４の処理を行い、最短距離を比較して最短距離を入
れ換える。

【００３４】このようにして、点間距離での最短距離を
一応求めた後、次のステップ６７では、打点位置とポリ
ラインＡの線分群（ポリラインＡを構成する閉じた複合
曲線の曲線群）のうち最近の線分の最近点を求め、打点
位置がその最近の線分内（その線分の範囲内の法線方
向）にあったなら、その最近点を持つ線分について、上
記打点位置との距離と、ラインのセグメント（上記複合
曲線の構成曲線としてのその線分）の情報とを得る。す
なわちここでは、ポリラインＡの線分群中から、打点位
置に対する最短距離の線分を捜し出して、線点間距離を
求める。

【００３５】次のステップＳ６８では、上記ポリライン
Ａで、線点間距離でチェックできる線分が見つかったか
否かを判断し、見つかった場合は次のステップＳ６９
で、その線点間距離が先に求めた点間距離よりも小さい
か否かを判断して、小さければ図９に示すステップＳ７
０へ進む。一方、ステップＳ６８で線点間距離でチェッ
クできる線分が見つからなかった場合および、ステップ
Ｓ６９で線点間距離が先に求めた点間距離よりも小さく
なかった場合には、図９に示すステップＳ７４へ進む。

【００３６】ステップＳ７０では、上記ステップＳ６７
と同様、打点位置とポリラインＢの線分群（ポリライン
Ｂを構成する閉じた複合曲線の曲線群）のうち最近の線
分の最近点を求め、打点位置がその最近の線分内（その
線分の範囲内の法線方向）にあったなら、その最近点を
持つ線分について、上記打点位置との距離と、ラインの
セグメント（上記複合曲線の構成曲線としてのその線
分）の情報とを得る。すなわちここでは、ポリラインＢ
の線分群中から、打点位置に対する最短距離の線分を捜
し出して、線点間距離を求める。そして次のステップＳ
７１では、上記ポリラインＢで、線点間距離でチェック
できる線分が見つかったか否かを判断し、見つかった場
合は次のステップＳ７２で、打点位置とポリラインＡあ
るいはポリラインＢとの最短距離で、前に求めた最短距
離を置き換え、また最近点の前方のラインセグメント
（第１線分）およびその前のラインセグメント（第２線
分）も今回の計算分の最近のラインセグメントおよびそ
の前のラインセグメントで置き換え、続くステップＳ７
３で、各ポリラインＡ，Ｂについての上記求めた二つの
ラインセグメントに対してそれぞれ、打点位置がライン
進行方向に対し右側にあるか左側にあるかを判定し、そ
の結果をメモリ上に保存する。一方、ステップＳ７１で
線点間距離でチェックできる線分が見つからなかった場
合には、ステップＳ７４へ進む。

【００３７】ステップＳ７４では、今回の処理が外周ト
リム曲線でのチェックか否かを判断し、外周トリム曲線
でのチェックでない場合はステップＳ７６へ進むが、外
周トリム曲線でのチェックの場合は、次のステップＳ７
５で、打点位置が外周トリム曲線の第１線分および第２
線分で線分の進行方向に対して連続して右側にあり、か
つ打点位置とポリラインＡとの最短距離と、打点位置と
ポリラインＢとの最短距離を比較して、ポリラインＢと
の最短距離の方がより近ければその打点位置はチェック
ＯＫであると判断した後、図６のステップＳ４４へ進
む。一方、ステップＳ７６では、今回の処理が内周トリ
ム曲線でのチェックか否かを判断し、内周トリム曲線で
のチェックでない場合は、図６のステップＳ４７へ進む
が、内周トリム曲線でのチェックの場合は、次のステッ
プＳ７７で、打点位置が内周トリム曲線の第１線分およ
び第２線分で線分の進行方向に対して連続して左側にあ
り、かつ打点位置とポリラインＡとの最短距離と、打点
位置とポリラインＢとの最短距離を比較して、ポリライ
ンＢとの最短距離の方がより遠ければその打点位置はＯ
Ｋであると判断した後、図６のステップＳ４６へ進む。

【００３８】図１０は、上記トリム曲線チェック処理の
例を示すものであり、図１０（ａ）に示す如きパネルの
フランジ曲面を含む基準曲面ＢＳに、そのフランジ曲面
の外周を区画する外周トリム曲線ＯＴＬおよび、溶接打
点を設定し得ない領域を区画する内周トリム曲線ＩＴＬ
が定義されているとき、四つの打点位置ＷＰ１〜ＷＰ４
を作成しようとすると、図１０（ｂ）に示すように、打
点位置ＷＰ１は、外周トリム曲線のポリラインＰＬＡ１
の最近点ＥＰ１とその前方の点ＥＰ２との間の線分の範
囲内にあって線点間距離が最短となっているが、その外
周トリム曲線のポリラインＰＬＡ１の線分進行方向に対
して左側に位置するので、打点作成ＮＧ（不可）とな
る。

【００３９】また打点位置ＷＰ２は、外周トリム曲線の
ポリラインＰＬＡ１の最近点点ＥＰ１とその前方の点Ｅ
Ｐ２の間の線分の範囲内にあって線点間距離が最短とな
っていて、かつ内周トリム曲線のポリラインＰＬＡ２の
最近点とその前方の点との間の線分の範囲内にあって線
点間距離が最短となっており、しかも外周トリム曲線の
ポリラインＰＬＡ１の線分進行方向に対して右側に位置
するとともに、内周トリム曲線のポリラインＰＬＡ２の
線分進行方向に対して左側に位置するので、打点作成Ｏ
Ｋ（可）となる。

【００４０】そして打点位置ＷＰ３は、外周トリム曲線
のポリラインＰＬＡ１の最近点ＥＰ１とその前方の点Ｅ
Ｐ２との間の線分の範囲内にあって線点間距離が最短と
なっていて、その外周トリム曲線のポリラインＰＬＡ１
の線分進行方向に対して右側に位置するが、内周トリム
曲線のポリラインＰＬＡ２の線分進行方向に対しても右
側に位置するので、打点作成ＮＧ（不可）となる。

【００４１】さらに打点位置ＷＰ４は、外周トリム曲線
のポリラインＰＬＡ１の各線分の範囲内になく、点間距
離が最短となっていて、その最近点が点ＥＰ２となって
いるが、その前後の線分で連続して線分進行方向に対し
左側に位置するので、打点作成ＮＧ（不可）となる。

【００４２】図１０（ｃ）中の打点位置ＷＰ５は、内周
トリム曲線のポリラインＡの第１線分ＬＰ１および第２
線分ＬＰ２の何れについても線分の範囲内になく、点Ｅ
Ｐ２に対する点間距離が最短となっているものであり、
その打点位置は第２線分ＬＰ２に対しては左側に位置す
るが第１線分ＬＰ１に対しては右側に位置していて、連
続して線分進行方向に対し右側になってはいないので、
打点作成ＮＧ（不可）となる。

【００４３】また図１０（ｄ）中の打点位置ＷＰ６は、
外周トリム曲線のポリラインＡの第１線分ＬＰ１および
第２線分ＬＰ２の何れについても線分の範囲内になく、
点ＥＰ２に対する点間距離が最短となっているものであ
り、その打点位置は第１線分ＬＰ１および第２線分ＬＰ
２の何れに対しても左側に位置しているので、打点作成
ＮＧ（不可）となる。

【００４４】図１１は、閉ポリラインの回り方向を必ず
時計回りにする方法を示すフローチャート、図１２
（ａ），（ｂ）はその方法の説明図であり、ここでは先
ず図１１のステップＳ８１で、仮に与えられた閉ポリラ
インを＋（プラス）方向に指定量オフセットさせて閉ポ
リラインを作成する。ここで、＋（プラス）方向とは、
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、線分ＰＬでその始
点ＳＰを中心として終点ＥＰを反時計方向に９０°回転
させた点である近傍点ＮＰに始点ＳＰから向かう方向で
あり、この方向に線分を順次オフセットさせてオフセッ
ト閉ポリラインを作成する。そして、次のステップＳ８
２では、その＋方向のオフセット閉ポリラインの面積を
求める。

【００４５】次にここでは、ステップＳ８３で、上記与
えられた閉ポリラインを−（マイナス）方向に指定量オ
フセットさせて閉ポリラインを作成する。ここで、−
（マイナス）方向とは、上記＋（プラス）方向とは逆向
きの方向であり、この方向に線分を順次オフセットさせ
てオフセット閉ポリラインを作成する。そして次のステ
ップＳ８４では、その−方向のオフセット閉ポリライン
の面積を求める。続くステップＳ８５では、その−方向
のオフセット閉ポリラインの面積の方が先の＋方向のオ
フセット閉ポリラインの面積よりも大きいか否かを判断
する。

【００４６】図１２（ａ）に示すように、上記与えられ
た閉ポリラインの進行方向が時計回りの場合は、＋方向
のオフセット閉ポリラインの面積（斜線で示す）の方が
−方向のオフセット閉ポリラインの面積よりも必ず大き
くなり、一方図１２（ｂ）に示すように、上記与えられ
た閉ポリラインの進行方向が反時計回りの場合は、＋方
向のオフセット閉ポリラインの面積（斜線で示す）の方
が−方向のオフセット閉ポリラインの面積よりも必ず小
さくなるから、上記ステップＳ８５での判断の結果、−
方向のオフセット閉ポリラインの面積の方が大きい場合
は、ステップＳ８６で、上記与えられた閉ポリラインの
進行方向は反時計回りであると判断し、その閉ポリライ
ンの進行方向を反転処理する。一方、−方向のオフセッ
ト閉ポリラインの面積の方が大きくはない場合は、上記
与えられた閉ポリラインの進行方向は時計回りであると
判断し、その閉ポリラインの進行方向をそのまま維持し
てこの処理を終了する。

【００４７】図１３は、図４のステップＳ２４で行う、
フランジ処理のための前処理の手順を示すフローチャー
トであり、ここでは先ず、ステップＳ９１で、図４のス
テップＳ２２と同様、モニタの画面上に表示されている
全てのパネルについてパネル単位で、そのパネルを構成
する全曲面の各々の曲面上の、外周トリム曲線および内
周トリム曲線を含む曲線を検索して、それらのデータを
順次メモリ上に読み込み、続くステップＳ９２で、その
読み込んだ曲線が外周または内周トリム曲線か否かを判
断し、外周または内周トリム曲線の場合は、後述するス
テップＳ９４へ進む。

【００４８】一方、上記ステップＳ９２で、外周または
内周トリム曲線でない場合は、フランジ曲線であると判
断してステップＳ９３へ進み、ステップＳ９３でそのフ
ランジ曲線データを保存した後、ステップＳ９４で全曲
線を読み込んだか否かを判断し、読み込んでなければス
テップＳ９１へ戻って次の曲線を読み込み、全曲線を読
み込んでいればステップＳ９５へ進む。そしてステップ
Ｓ９５では、打点作成ビューの視線方向すなわち突き刺
し方向で、一つの入力打点位置に対して曲面上の打点の
打点データが２点以上作成された入力打点位置があるか
否かを判断し、全くない場合にはこの処理を終了する
が、打点データが２点以上作成された入力打点位置が一
つまたは複数ある場合には、その入力打点位置毎にステ
ップＳ９６以下の処理を実行する。

【００４９】これは、基準曲面に内外トリム曲線がない
場合に、上述したトリム処理ができず、フランジ面を構
成する同一曲面上に複数の打点データが作成される場合
があり、また、複数パネルを同時に表示して上記突き刺
し処理により打点計算を行うと、図１４（ａ）のパネル
Ｐ１，Ｐ２で示すように、パネル間で、フランジ面を構
成する曲面データに隙間Ｔがある場合に、一つの入力打
点位置に対して二つの打点ＷＰ１，ＷＰ２が求まる場合
があって、これらの場合に便宜上一つの打点を決める必
要があるからであ。なお、ＢＳはフランジ面を含む基準
曲面である。

【００５０】ステップＳ９６では、打点作成ビュー上で
オペレータが、図１４（ｂ）に示すように、今回対象と
する入力打点位置ＩＷＰとトリミングボックス幅ＢＷと
を指定し、これにより上記コンピュータが、その入力打
点位置ＩＷＰを中心とするとともに２×ＢＷの幅を持
つ、打点作成ビューの視線方向である座標軸方向（図１
４（ｂ）に示す例ではＺ軸方向）に長い直方体状のトリ
ミングボックスＴＢを作成する。そして続くステップＳ
９７では、先にステップＳ９３で保存したフランジ曲線
のうちで上記トリミングボックスＴＢ内に入っているフ
ランジ曲線をそのトリミングボックスＴＢで３次元マス
クカット処理して切り出し、その曲線をメモリ上に格納
する。

【００５１】次のステップＳ９８では、打点作成ビュー
上でオペレータが、図１４（ｂ）に示すように、今回対
象とする入力打点位置ＩＷＰとクロストリミングプレー
ン幅ＰＷとを指定し、これにより上記コンピュータが、
その入力打点位置ＩＷＰを中心とするとともに２×ＰＷ
の幅を持ち互いに直交する、打点作成ビューの視線方向
である座標軸方向（図１４（ｂ）に示す例ではＺ軸方
向）に長い長方形状の二枚のクロストリミングプレーン
ＸＰを作成する。

【００５２】なお、図示例ではトリミングボックス幅Ｂ
Ｗとクロストリミングプレーン幅ＰＷとを同一としてい
るが、クロストリミングプレーン幅ＰＷはトリミングボ
ックス幅ＢＷより大きくても良い。また、入力打点位置
ＩＷＰはステップＳ９６と変わらないので、図示例のよ
うにトリミングボックス幅ＢＷとクロストリミングプレ
ーン幅ＰＷとを同一にする場合は、ステップＳ９６のデ
ータを援用すると指定して、このステップＳ９８でのデ
ータ入力を省略することもできる。

【００５３】次のステップＳ９９では、先にトリミング
ボックスＴＢで３次元マスクカット処理して切り出した
曲線をその二枚のクロストリミングプレーンＸＰでさら
にカットして、上記曲線とその二枚のクロストリミング
プレーンＸＰとの交点の点群を求め、最後のステップＳ
１００では、その求めた点群を、フランジ面を構成して
いる点のデータとみなして、フランジ線格納エリアに記
憶する。

【００５４】図１５は、図３のステップＳ１４で行うフ
ランジ処理の手順を示すフローチャートであり、ここで
は先ず、ステップＳ１０１で、各入力打点位置につい
て、打点作成ビューより、打点の深さ方向すなわちその
打点作成ビューの視線方向である座標軸方向を求め、続
くステップＳ１０２では、図１３のステップＳ９５と同
様、打点作成ビューの視線方向で、一つの入力打点位置
（同一の打点番号）に対して曲面上の打点の打点データ
が２点以上作成された入力打点位置があるか否かを判断
し、全くない場合にはこの処理を終了するが、打点デー
タが２点以上作成された入力打点位置が一つまたは複数
ある場合には、その入力打点位置（打点番号）毎にステ
ップＳ１０３以下の処理を実行する。

【００５５】ステップＳ１０３では、同一の打点番号に
属するフランジ面の点群を、上記フランジ線格納エリア
から抽出し、続くステップＳ１０４では、その抽出した
点群の、上記打点の深さ方向の座標値の一定範囲毎の個
数をカウントして、上記打点番号に対する点群の深さ方
向座標値と個数のテーブルを作成する。そして次のステ
ップＳ１０５では、上記打点番号の上記２点以上の打点
データのうちで、上記テーブル上で個数が最も多い深さ
方向の座標値範囲に最も近い座標値を持つ１個の打点デ
ータを正規の打点位置データとして採用する。これは、
図１６（ａ）に示すように、フランジ曲線から切り出し
た点ＦＰが密集している範囲が、パネルのフランジ面が
ある位置と考えられ、打点データはその位置に作成され
るべきだからである。これにより、図１６（ａ）に示す
打点ＷＰ１，ＷＰ２では、点群を構成する点ＦＰの個数
が最も多いＺ軸方向の座標値範囲に最も近い座標値を持
つ打点ＷＰ１の打点データが正規の打点位置データとし
て採用される。

【００５６】また、上記ステップＳ１０５では、打点デ
ータの深さ方向座標値が上記最も個数の多い深さ方向座
標値の範囲内である打点データについても、正規の打点
位置データとして採用する。これにより、図１６（ｂ）
に示すように、深さ方向座標値が点群を構成する点ＦＰ
の個数が最も多いＺ軸方向の座標値範囲内である打点Ｗ
Ｐの打点データも正規の打点位置データとして採用され
る。なお、同一打点番号について、個数の多い深さ方向
座標値の範囲が２箇所以上あった場合は、最も個数の多
い深さ方向座標値の範囲に対し、その範囲内のものがあ
ればそれが先ず正規の打点位置データとして採用され、
その範囲内のものがなければその範囲に最も近い座標値
を持つものが正規の打点位置データとして採用される。

【００５７】かかる実施例の方法によれば、スポット溶
接するパネルを指定するだけで、そのパネルを構成する
全ての曲面について一括して溶接打点データを作成し得
るので、溶接するパネルが自動車の車体パネルのように
複雑な曲面が多数集合した複合曲面からなる場合でも、
溶接打点データを作成する必要のある曲面を一々捜し出
す必要をなくすことができ、ひいては曲面の捜し出しの
ための手間と時間を省くことができる。

【００５８】しかもこの実施例の方法によれば、一旦作
成した溶接打点データにおける打点位置がフランジ曲面
の領域内に位置するか否かを判断し、フランジ曲面の領
域内に位置する場合のみその溶接打点データを有効とす
るので、例えばピッチ曲線上等に一括して作成した打点
のうちでパネルから外れたものを目視チェックに頼らず
確実に排除し得て、溶接不良を発生を確実に防止するこ
とができる。

【００５９】さらにこの実施例の方法によれば、一つの
入力打点位置に対して複数の溶接打点データが作成され
た場合に、それらの溶接打点データのうち、その溶接打
点データにおける打点位置がパネルのフランジ曲面の密
集位置に最も近い一つの溶接打点データを有効とし、正
規の打点位置データとして採用するので、密着させて配
置したはずのパネル同士に隙間があったり曲面のデータ
に内外周トリム曲線が設定されていなかったりして一つ
の入力打点位置に対して複数の溶接打点データが作成さ
れた場合でも、それら複数の溶接打点データのうちで溶
接するフランジ曲面が重なり合っている部位にあると推
定される一つを選択し得て、打点データに矛盾や不都合
が生ずるのを防止することができる。

【００６０】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、上記実
施例では処理の容易化のため便宜上、曲面の突き刺し方
向を打点作成ビューの視線方向と一致させたが、入力打
点位置を通る打点作成ビューの視線方向の直線と交差し
た複数の重なり合う曲面のうち、その視線方向で最も外
側に位置する曲面でのその視線方向の直線との交点を求
め、その交点でのその曲面の法線方向を曲面の突き刺し
方向とし、その突き刺し方向を打点の深さ方向として上
記トリミングボックスおよびクロストリミングプレーン
でのフランジ面構成点群の抽出を行っても良く、このよ
うにすれば、パネルのフランジ面が座標軸方向に対して
大きく傾斜している場合にそのフランジ面についての上
述した正規の打点位置データの判定をより正確に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の溶接打点データの作成方法の一実
施例の概略を示すフローチャートである。

【図２】 （ａ）〜（ｆ）は、図１のフローチャートに
おける処理を示す説明図である。

【図３】 図１のステップＳ４における打点データ作成
処理を示すフローチャートである。

【図４】 図３のステップＳ１１における処理の概略を
示すフローチャートである。

【図５】 図４のステップＳ２２における処理の前部を
示すフローチャートである。

【図６】 図４のステップＳ２２における処理の後部を
示すフローチャートである。

【図７】 図６のステップＳ４３，Ｓ４５におけるトリ
ム曲線チェック処理の前部を示すフローチャートであ
る。

【図８】 図６のステップＳ４３，Ｓ４５におけるトリ
ム曲線チェック処理の中間部を示すフローチャートであ
る。

【図９】 図６のステップＳ４３，Ｓ４５におけるトリ
ム曲線チェック処理の後部を示すフローチャートであ
る。

【図１０】 （ａ）〜（ｄ）は、図７〜図９のフローチ
ャートにおける処理を示す説明図である。

【図１１】 図７のステップＳ５３における時計回り揃
えの処理を示すフローチャートである。

【図１２】 （ａ），（ｂ）は、図１１のフローチャー
トにおける処理を示す説明図である。

【図１３】 図４のステップＳ２４における前処理の手
順を示すフローチャートである。

【図１４】 （ａ），（ｂ）は、図１３のフローチャー
トにおける処理を示す説明図である。

【図１５】 図３のステップＳ１４におけるフランジ処
理の手順を示すフローチャートである。

【図１６】 （ａ），（ｂ）は、図１５のフローチャー
トにおける処理を示す説明図である。

【符号の説明】

ＢＳ 基準曲面 ＢＷ トリミングボックス幅 ＩＴＬ 内周トリム曲面 ＯＴＬ 外周トリム曲面 ＥＰ 終点 ＥＰ１〜ＥＰ４ 点 ＦＰ フランジ面（フランジ線）構成点 ＩＷＰ 入力打点位置 Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ パネル ＰＬ ポリライン ＰＬＡ１ 外周トリム曲面のポリラインＡ ＰＬＡ２ 内周トリム曲面のポリラインＡ ＰＬＢ１ 外周トリム曲面のポリラインＢ ＰＬＢ２ 内周トリム曲面のポリラインＢ ＬＰ１ 第１線分 ＬＰ２ 第２線分 ＮＰ 近傍点 ＰＴ ピッチ ＰＷ クロストリミングプレーン幅 ＳＰ 始点 ＴＢ トリミングボックス Ｖ ビューの視線方向 ＷＰ，ＷＰ１〜ＷＰ６ 打点位置 ＸＰ クロストリミングプレーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＡＤ装置上で、製品中のパネル同士を
   スポット溶接する溶接打点データを作成するに際し、 前記スポット溶接するパネルを構成する全ての面を前記
   製品のＣＡＤデータ中から捜し出し、 その捜し出した全ての面について一括して溶接打点デー
   タを作成し、 前記作成した溶接打点データにおける打点位置が前記面
   の所定領域内に位置するか否かを判断し、 前記面の所定領域内に位置する場合のみその溶接打点デ
   ータを有効とすることを特徴とする、溶接打点データの
   作成方法。
2. 【請求項２】 一つの溶接打点の指定によって複数の溶
   接打点データが作成された場合に、前記パネルに対する
   打点位置の密集度に基づいて、前記複数の溶接打点デー
   タのうち何れの溶接打点データが有効であるかを判定す
   ることを特徴とする、請求項１記載の溶接打点データの
   作成方法。