JP2539034B2 - 自動機械の動作プログラムの作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、複数種類のワークに対する、ワークの種
類毎に異なる所定の動作を、互いに特性の異なる複数の
自動機械の各々に行わせる場合に用いて好適な、自動機
械の動作プログラムの作成方法に関するものである。

（従来の技術） 上述の如き場合としては、例えば、車体を構成するワ
ークとしてのいくつかの車体パネルを多数のロボットに
より自動的に位置決めおよびスポット溶接して車体を仮
組みする、自動機械としての車体組立て装置（本出願人
が先に特開昭62−313023号や特願昭63−143479号にて開
示）を、複数の車体組立て工場にそれぞれ設置して、そ
れらの工場の各々で、工場間では共通の、複数の車種お
よびそれらの車種の各々についてのセダンやワゴン等複
数の車型の車体の組立てを行う場合があり、かかる場合
に、各工場の車体組立て装置は、設計段階では互いに同
一仕様であっても設置条件の差異やロボット間の個体差
から特性に差が生じて、同一作動プログラムを与えても
全く同一には作動しないことが多いことから、従来は各
工場毎に別個に、複数の車種および車型の車体の仮組み
を行わせるための動作プログラムをその工場の車体組立
て装置の特性に合わせて作成し、それらの動作プログラ
ムに基づき各工場で車体組立て装置に各種類の車体の仮
組みを多数行わせて、各動作プログラムの玉成を図る必
要があった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の作成方法にあっては、各工
場毎に複数種類の車体の仮組みのための動作プログラム
を作成および玉成するので、それら複数種類の車体の全
てについて動作プログラムを準備して生産を立上げるに
は各工場とも長期間を要するという問題があり、また、
各工場での動作プログラムの作成および玉成の時に判明
した改善点を他の工場での動作プログラムに盛り込んだ
り、車体開発の段階での同一仕様の車体組立て装置によ
る車体仮組みの際に発見した車体の種類毎のより適した
仮組み方法を各工場での動作プログラムに盛り込んだり
することが困難で、それらの知識が十分に生かされない
という問題があった。

この発明は、上述の課題を有利に解決した動作プログ
ラムの作成方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の、自動機械の動作プログラムの作成方法
は、複数種類のワークに対する、ワークの種類毎に異な
る所定の動作を、互いに特性の異なる複数の自動機械の
各々に行わせるために、各自動機械毎の動作プログラム
を作成するに際し、 あらかじめ、前記ワークの種類毎にその種類に対応す
る所定動作の位置を定めた動作位置データを作成して動
作位置ファイルに記録し、また、前記ワークの種類毎に
その種類に対応する所定動作のパターンを定めた動作パ
ターンデータを作成して動作パターンファイルに記録
し、さらに、前記各自動機械毎に動作プログラムに対す
る実際の動作位置の偏差である機差を計測してその計測
結果である機差データを機差ファイルに記録し、そし
て、前記ワークの種類毎にその種類に対応する前記所定
動作の位置および動作パターンの少なくとも一方を改善
し得る玉成量を計測してその計測結果である玉成データ
を玉成ファイルに記録しておき、 その後、 ワークの種類を特定する工程および自動機械を特定す
る工程と、 前記動作位置ファイルから取出した前記特定したワー
クの種類に対応する動作位置データを、前記玉成ファイ
ルから取出した前記特定したワークの種類に対応する玉
成データを用いて修正する工程と、 前記修正した動作位置データを、前記動作パターンフ
ァイルから取出した前記特定したワークの種類に対応す
る動作パターンデータと組合わせて、前記特定したワー
クの種類についての自動機械の基本動作プログラムを作
成する工程と、 前記機差ファイルから取出した前記特定した自動機械
に対応する機差データを用いて、前記基本動作プログラ
ムを補正する工程と、 を行う手順を、特定するワークの種類と自動機械との
組合わせを変えながら繰り返すことを特徴とするもので
ある。

（作 用） かかる方法によれば、例えばワークの設計開発段階
で、ワークの各種類毎にそれに対する動作位置と動作パ
ターンとを定めておき、この一方、各自動機械について
動作プログラムに対する実際の動作位置の偏差である機
差を計測しておき、前記動作位置および動作パターンの
データを例えば比較的高能力の一台のメインコンピュー
タのファイルに入力して、特定するワークの種類を複数
種類の全部又は一部について指示することにより、その
コンピュータに自動機械の基本動作プログラムを生成さ
せることができ、その後、例えば各自動機械毎のサブコ
ンピュータのファイルにそれが対応する自動機械の前記
機差のデータを入力するとともにそれらのサブコンピュ
ータに前記基本プログラムを入力することにより、前記
サブコンピュータの各々に各動作プログラムを生成させ
ることができるので、複数の自動機械の各々に適した、
複数種類のワークの各々についての動作プログラムを、
短時間でかつ自動的に作成することができる。しかもこ
の方法によれば、動作プログラムの作成作業を分散させ
得るので、基本動作プログラムを作成するメインコンピ
ュータの負担を軽くすることができる。

さらにこの発明の方法によれば、ワークの設計開発段
階や、一つの自動機械の実際の作動中に計測した、所定
動作の位置や動作パターンを改善し得る玉成量を前記メ
インコンピュータの玉成ファイルに記録しておき、それ
を用いて動作位置データを修正することにより、複数の
自動機械の各々の動作プログラムにその玉成量を盛り込
むことができるので、各動作プログラムの玉成をも短時
間でかつ自動的に行うことができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。

第１図は、この発明の自動機械の動作プログラムの作
成方法の一実施例を適用した、自動機械としての複数の
車体組立て装置にそれらの装置の動作プログラムを教示
するシステムを示す構成図であり、図中101,102はそれ
ぞれ車体組立て装置を示す。

図示のシステムは、車体組立て装置101,102を含む複
数台の車体組立て装置に動作プログラムを教示するもの
であり、ここにおける車体組立て装置も、各々、設計段
階では互いに同一の仕様（ロボットの数および配置等）
を有し、従来例で述べたものと同様に動作プログラムに
基づき多数のロボットを作動させて、ワークとしてのい
くつかの車体パネルを自動的に位置決めおよびスポット
溶接し、それによって車体を仮組みすべく機能するもの
で、その仮組みを、各車体組立て装置間で共通の、各々
複数の車型（例えばセダン，クーペ等）を有する複数の
車種（例えばＳ車,B車,R車等）について行う。

しかして、各車体組立て装置（例えば101,102）は、
設置条件の差異や各ロボット間の個体差等から同一の動
作プログラムを教示しても正確に同一の動作をするわけ
ではなく、この一方、仮組みする車体には、所定の組立
て精度が要求される。

従って、図示のシステムは、各車体組立て装置に適し
た、各車種の各車型についての動作プログラムを作成し
教示する必要があり、これがためこのシステムは、比較
的高い演算処理能力および記憶能力を持つ通常の構成の
メインコンピュータ１と、各車体組立て装置（例えば10
1,102）毎に設けられた通常の構成のサブコンピュータ
（例えば21,25）とからなり、メインコンピュータ１
は、機能的には、基本動作プログラム生成部２と、シミ
ュレーション部３とを備えるとともに、七つのファイ
ル、すなわち、位置決め位置データファイル4,設備テー
ブルファイル5,車両構造テーブルファイル6,制御データ
ファイル7,動作パターンデータファイル8,機械形状CAD
データファイル９そして車体形成CADデータファイル10
を具えている。一方、各サブコンピュータ（例えば21,2
5）は、機能的には、個別動作プログラム生成部（例え
ば22,26）と、動作プログラムファイル（例えば23,27）
と、機差データファイル（例えば24,28）とを具えてい
る。

そして、メインコンピュータ１には、上記各サブサン
ピュータ（例えば21,25）の他、CAD用コンピュータ11
と、キーボードおよび画像表示部を持つ入出力端末装置
12とが接続されており、また各サブコンピュータには、
各車体組立て装置の制御装置（例えば111,112）がそれ
ぞれ接続されるとともに、入出力端末装置12と同様の図
示しない入出力端末装置がそれぞれ接続されている。

ここで、位置決め位置データファイル４には、各車種
の各車型毎に、第１表に示す如く、車体組立て装置の各
ロボットがその手首部に一つもしくは複数持っている、
車体パネルを位置決めするゲージもしくは車体パネルを
接合する溶接ガンの基準点の位置を指示する動作位置デ
ータとしての位置決め位置データが書込まれており、こ
れらの位置決め位置は、CAD用コンピュータ12を用いて
車体構造を設計する際に定められて、そのCAD用コンピ
ュータ11からメインコンピュータ１に入力され、これら
の位置決め位置に基準点が位置するように各ロボットを
作動させれば、各車体パネルが所定の相対位置で位置決
めされて、所定の溶接位置にてスポット溶接されること
になる。

また、設備テーブルファイル５には、第２表に示すよ
うに、全ての車体組立て装置について各々、どの工場の
どのラインのどの工程にあり、その装置の通信コードが
何番であるかを示す、入出力端末装置13から入力された
設備テーブルが書込まれており、従って、工場、ライン
および工程を特定すれば車体組立て装置が特定され、そ
の装置に対し信号を送受するための通信コードが判明す
る。

そして、車両構造テーブルファイル６には、各車種の
各車型毎に、第３表に示す如く、各ロボットの各ゲージ
もしくは溶接ガンについての、位置決め位置の直前の停
止位置であるアプローチ位置（位置決め位置に対するx,
y,z軸方向距離で示す）と、車体組立て精度を改善し得
る玉成量としての見込み量（本来の位置決め位置から余
分にあるいは少なく移動させる量であり、その本来の位
置決め位置に対するx,y,z軸方向距離で示す）との、入
出力端末装置12から入力されたデータが書込まれてい
る。

尚、アプローチ位置は、車種・車型ごとに車体各部の
形状および寸法が異なることから、車体構造を設計する
際に、各ゲージや溶接ガンが車体パネルと干渉せずにそ
のアプローチ位置に移動できかつそこから車体パネルに
接近し得るような位置として定められるものであり、ま
た見込み量は、車種・車型毎に車体各部の構造や剛性が
異なるために本来の位置決め位置よりも余分にあるいは
少なくゲージを移動させた方が車体組立て精度が高くな
ることが上記と同一仕様の車体組立て装置による車体の
開発試作の段階やいずれかの工場での車体組立て装置の
稼働の段階等で判明した場合の、その余分にあるいは少
なく移動させる量である。

また、制御データファイル７には、各車体組立て装置
の各ロボット毎に、第４表に示す如く、その通常の動作
速度である使用速度と、限界動作速度である最大速度と
を示すデータが書込まれており、最大速度のデータは車
体位置決め装置の接地の際に計測され、また使用速度は
その最大速度に対し十分余裕をもって定められ、そして
これらのデータは入出力端末装置12から入力される。

加えて、動作パターンデータファイル８には、各車種
共通で、各車型毎に各ロボットについて、第５表に示す
如く、各ステップにおける上記基準点の位置（基準位置
として記されている位置を基準とする）を指示する動作
パターンデータが書込まれており、この動作パターンデ
ータは、各ロボットが車体パネルの位置決めを行う際の
基本プログラムとなるもので、その各ステップは、それ
らのステップを順次実行すれば、各ロボットがゲージや
溶接ガンを含む各部をロボット同士で、および車体パネ
ルに対して不要に干渉させることなしに所定の位置決め
や溶接を行って原点に戻れ、かつその動作をできる限り
無駄なく行い得るように定められ、入出力端末装置12か
ら入力される。

かかる動作は、例えばボディサイドパネルの後部上側
を位置決めする役割のロボットにあっては、そのゲージ
を、原点から、セダン型ではその構造上からトランクル
ームとなる部分の内側に移動させた後その部分に接近さ
せる一方、ハッチバック型ではリヤピラー部の上方に移
動させた後その部分に接近させるという様に、先に述べ
た具体的なアプローチ位置や位置決め位置を別とすれば
車種によらず車体形状すなわち車型毎に、各ロボットに
ついてパターン化することができ、上記動作パターンデ
ータは、そのパターンを定めたものである。

さらに、機械形状CADデータファイル９には、この例
では各車体組立て装置毎に各ロボットのゲージ部や溶接
ガンを含む形状、寸法および配置を示す数値モデルのデ
ータが書込まれ、また、車体形状CADデータファイル10
には、各車種の各車型毎に、車体各部の形状、寸法を示
す数値モデルのデータが書込まれており、これらのデー
タは、車体組立て装置の設計および各車体の設計を行う
際にCAD用コンピュータ11で作成されて、そのコンピュ
ータ11から入力される。そして、上記機械形状CADデー
タは、各車体組立て装置の設置の際およびその後に形状
・寸法の変更があった場合には変更される。

この一方機差データファイル（例えば24,28）には、
そのファイルを持つサブコンピュータに対応する車体組
立て装置の各ロボット毎に、第６表に示す如く、そのロ
ボットの各軸（自由度）についての個体差を示すデータ
が書込まれており、これらのデータは、車体位置決め装
置の設置の際に計測されて求められ、サブコンピュータ
に接続された上記入出力端末装置から入力されるととも
に、設置後の定期的な計測に基づき、設備の劣化分を修
正される。

尚、原点での基準点位置ずれ量はロボットの各軸が動
作プログラム上原点にあるときに、ゲージや溶接ガンの
基準点が本来の位置に対しどれだけ位置ずれしているか
を示し、また、チェックポイント位置ずれ量は、各軸を
単独でチェックポイントまで作動させた場合の上記基準
点の本来の移動位置に対する位置ずれ量をx,y,z軸方向
について示すものである。

上述した先の七つのファイル４〜10を用いて、メイン
コンピュータ１は第２図に示す演算処理プログラムを実
行し、動作プログラムに従って正確に作動し得る仮想の
車体組立て装置の各ロボットの、各車種の各車型毎の基
本動作プログラムを生成する。

すなわち、ステップ31では、先ず設備テーブルファイ
ル５を開いて設備テーブルを読出し、その設備テーブル
中の車体位置決め装置（例えば101,102）のうち一つを
特定して、該当車体位置決め装置の特性値である制御デ
ータと機械形状CADデータとを、各ファイル7,9を開いて
そこから読出す。

次のステップ32では、動作プログラムを作成すべき車
種・車型の組合せの一つを特定して、該当車種・車型の
車体形状CADデータを、ファイル10を開いてそこから読
出す。

次のステップ33では、先ず、上記特定した車種・車型
の位置決め位置データを、ファイル４を開いてそこから
読出し、その位置決め位置データは各車体の座標系での
ものであることからそれを車体組立て装置の座標系での
位置に変換する演算を行って、各ロボットについての位
置決め位置を求める。

次のステップ34では、上記特定した車型の動作パター
ンデータを、ファイル８を開いて読出すとともに、上記
特定した車種・車型の車両構造テーブルを、ファイル６
を開いて読出し、続くステップ35では、該当動作パター
ンデータ中のアプローチ位置および位置決め位置に、先
に求めた位置決め位置とそこから定まるアプローチ位置
とを組み込むとともに、各ロボットの動作速度に、先に
読出した制御データ中の使用速度を組み込んで、各ロボ
ットの動作プログラムを生成する。

かかるステップ31〜35の演算処理により、例えば第７
表に示す如き、動作速度以外は各車体組立て装置に共通
の、上記車種・車型についての各ロボットの基本動作プ
ログラムが作成される。従って、これらステップ31〜35
は、動作プログラム生成部２として機能する。

尚、上述の如くして作成された基本動作プログラムに
は、玉成データである見込み量が車両構造テーブルから
盛り込まれるので、車体開発過程やいずれかの工場の車
体組立て装置で得られた玉成データが全ての車体組立て
装置の動作プログラムに適切に反映される。

その後のステップ36では、上記作成された基本動作プ
ログラムに基づきシミュレーション行って、ロボット同
士の干渉およびロボットと車体パネルとの不要な干渉が
生じないか否かをチェックする。

このシミュレーションは、上記特定した車体組立て装
置についての機械形状CADデータと上記特定した車種・
車型についての車体形状CADデータとをそれぞれ、ファ
イル9,10を開いてそこから読出し、それらのCADデータ
による各ロボットのモデルと各車体パネルのモデルとの
上記基本動作プログラムに基づく三次元的な移動をある
時間単位で行わせて、同一時間に同一場所に複数の物体
が存在することがないか否かを確認することにて行う。

そして、上記シミュレーションの結果、不要な干渉が
生じた場合には、ステップ37へ進んでその干渉を回避し
得るロボットの移動経路を計算した後、ステップ35へ戻
って、その移動経路を動作プログラム中に加える変更を
行う。

この一方不要な干渉が生じなかった場合には、ステッ
プ36からステップ38へ進み、このステップ38ではタクト
チェックを行う。すなわち、上述の如くして作成された
基本動作プログラムに基づき上記シミュレーションを行
った際の作動開始から終了までの作業時間を調べて、そ
の時間が所定のタクト時間内であるか否かを判断する。

そして、上記タクトチェックの結果作業時間がタクト
時間内でない場合には、ステップ39へ進んで、遅れの原
因となったロボットの動作速度が未だ最大速度に達する
まで増加されていず、さらに増加可能であるか否かをチ
ェックし、増加可能であればステップ35へ戻ってそのロ
ボットの動作速度を最大速度以下で一定量増加させるよ
う動作プログラムを変更する。

従って、上記ステップ36〜39はシミュレーション部３
として機能する。

尚、遅れの原因となったロボットの動作速度が既に最
大速度まで増加されている場合は、ステップ39からステ
ップ40へ進んで、タクト時間を変更するか設備の改造例
えば該当ロボットの交換やロボットの追加をすべきとの
指示を端末装置12に出力する。

しかしてステップ38でのタクトチェックの結果、作業
時間が所定タクト時間内であれば、基本動作プログラム
は完成し、ステップ41へ進む。

そしてステップ41では、先の設備テーブルを参照して
上記特定した車体組立て装置の通信コードを調べ、その
通信コードを用いて、先に特定した車体組立て装置（例
えば101）に対応するサブコンピュータ（例えば21）を
呼び出して、そのサブコンピュータに上記の基本動作プ
ログラムを転送する。

この一方、各サブコンピュータ（例えば21,25）は、
上述した機差データファイル（例えば24,28）を用いて
第３図に示す演算処理プログラムを実行し、上記基本動
作プログラムから、そのサブコンピュータに対応する車
体組立て装置（例えば101,102）に適した、各車種の各
車型毎の動作プログラムを生成する。

すなわち、ステップ51では、メインコンピュータ１が
作成しした基本動作プログラムを受信し、続くステップ
52では、該当車体位置決め装置の特性値である機差デー
タを、機差データファイル（例えば24,28）を開いてそ
こから読出す。

次のステップ53では、基本動作プログラムを、上記機
差データを用いて補正し、上記特定した車種・車型につ
いての、各ロボットを基本動作プログラムにて指示され
た位置に正確に位置させ得る動作プログラムを生成す
る。

尚、機差データは原点とチェックポイントのもののみ
であるので、それ以外の位置についての補正量は補間演
算によって求める。

従って、上記ステップ51〜53は個別動作プログラム生
成部（例えば22,26）として機能する。

その後のステップ54では、ステップ53で生成した動作
プログラムを一旦メモリ内のファイル23に記録するとと
もに、所要に応じて制御装置（例えば111）に転送す
る。

従って、上記制御装置は、車体組立て装置（例えば10
1）をその動作プログラムに基づき作動させることがで
きる。

かかる演算処理プログラムを、上記特定した車体組立
て装置について、車種と車型との組合せを変えて繰り返
せば、その車体組立て装置の制御装置への各車種の各車
型についての動作プログラムの教示が終了し、かかる手
順を、特定する車体組立て装置を変えて全ての車体組立
て装置について繰り返せば、全ての車体組立て装置の制
御装置への教示が終了する。

従って、上記方法によれば、各車体組立て装置の、各
車種および車型の組合せについての動作プログラムを短
時間で自動的に作成することができ、しかもこの方法で
作成された動作プログラムは、各々機差データを用いて
補正されているので、各車体位置決め装置に極めて正確
に同一の動作を行わせ得て、車体組立て精度を各々十分
ならしめることができる。

そして、この例の方法によれば動作プログラムの作成
をメインコンピュータ１とサブコンピュータ（例えば2
1,25）とに分散させて行わせるのでメインコンピュータ
１の負担を軽減することができる。

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はなく、例えば、テーブルやデータ
の読出し時期は所用に応じて変更することができ、ま
た、この発明が上記車体組立て装置以外の自動機械への
適用も可能なことはもちろんである。

（発明の効果） かくしてこの発明の方法によれば、複数の自動機械の
各々に適した、複数種類のワークについての動作プログ
ラムを短時間でかつ容易に作成することができるので、
それらの自動機械を、設置から極めて短時間で実際に稼
働させることができ、しかも、ワークの設計開発段階や
各自動機械の設置後に判明したプログラムの改善点を全
ての自動機械の動作プログラムに容易に盛り込み得て、
それらの動作プログラムを容易に玉成することができ
る。また、複数台のコンピュータに動作プログラムの作
成作業を分散させて行わせ得るので、各コンピュータの
負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の自動機械の動作プログラムの作成方
法の一実施例を適用した、複数の車体組立て装置に動作
プログラムを教示するシステムを示す構成図、 第２図は上記システムのメインコンピュータが実行する
演算処理プログラムを示すフローチャート、 第３図は上記システムの各サブコンピュータが実行する
演算処理プログラムを示すフローチャートである。 １……コンピュータ ２……動作プログラム生成部 ３……シミュレーション部 ４……位置決め位置データファイル ５……設備テーブルファイル ６……車両構造テーブルファイル ７……制御データファイル ８……動作パターンデータファイル ９……機械形状CADデータファイル 10……車体形状CADデータファイル 11……CAD用コンピュータ 12……入出力端末装置 21,25……サブコンピュータ 22,26……個別動作プログラム生成部 23,27……動作プログラムファイル 24,28……機差データファイル 101,102……車体組立て装置 111,112……制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数種類のワークに対する、ワークの種類
   毎に異なる所定の動作を、互いに特性の異なる複数の自
   動機械の各々に行わせるために、各自動機械毎の動作プ
   ログラムを作成するに際し、 あらかじめ、前記ワークの種類毎にその種類に対応する
   所定動作の位置を定めた動作位置データを作成して動作
   位置ファイルに記録し、また、前記ワークの種類毎にそ
   の種類に対応する所定動作のパターンを定めた動作パタ
   ーンデータを作成して動作パターンファイルに記録し、
   さらに、前記各自動機械毎に動作プログラムに対する実
   際の動作位置の偏差である機差を計測してその計測結果
   である機差データを機差ファイルに記録し、そして、前
   記ワークの種類毎にその種類に対応する所定動作の位置
   および動作パターンの少なくとも一方を改善し得る玉成
   量を計測してその計測結果である玉成データを玉成ファ
   イルに記録しておき、 その後、 ワークの種類を特定する工程および自動機械を特定する
   工程と、 前記動作位置ファイルから取出した前記特定したワーク
   の種類に対応する動作位置データを、前記玉成ファイル
   から取出した前記特定したワークの種類に対応する玉成
   データを用いて修正する工程と、 前記修正した動作位置データを、前記動作パターンファ
   イルから取出した前記特定したワークの種類に対応する
   動作パターンデータと組合わせて、前記特定したワーク
   の種類についての自動機械の基本動作プログラムを作成
   する工程と、 前記機差ファイルから取出した前記特定した自動機械に
   対応する機差データを用いて、前記基本動作プログラム
   を補正する工程と、 を行う手順を、特定するワークの種類と自動機械との組
   合わせを変えながら繰り返すことを特徴とする、自動機
   械の動作プログラムの作成方法。