JP4917881B2 - 溶接打点割付方法 - Google Patents

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本発明は、溶接打点割付方法に関する。
従来より、例えば、自動車の生産ラインの溶接工程では、溶接ガンを備えた溶接ロボットが複数用いられる。これら複数の溶接ロボットは、それぞれ、溶接ガンにより、溶接対象である溶接ワークを、予め設定された複数の溶接打点で溶接する。
溶接打点は、自動車1台について数千打点存在する。特に、ワゴンは、ドア数が多く、クォータウインドウもあるため、セダンよりも溶接打点数が多くなっている。近年、このワゴンの生産が増加しており、このため、自動車1台当たりの溶接打点数も増加する傾向にある。
ところで、溶接工程を実施するために、上述した数千の溶接打点を各溶接ロボットに割り付ける必要がある。この溶接打点割付の検討は、既存機種の溶接打点割付に基づいて、熟練した作業員の勘や経験に従って行われており、時間がかかる、という問題があった。
そこで、ロボットのシミュレーションシステムを利用して、現行車の打点情報を参照しながら、打点位置と加圧軸方向とを考慮して、溶接ロボットに溶接打点を割り付ける方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法によれば、ロボットのシミュレーションシステムを利用して溶接打点を割り付けるので、短時間で溶接打点を割り付けできる。
特許第3414194号公報
しかしながら、特許文献1に示された方法では、一連の溶接工程のうち、どの溶接工程でどの溶接ワークが投入されるのかを考慮していない。このため、特定の溶接工程において、溶接ワークが投入されていないにもかかわらず、この溶接ワークの溶接打点を割り付けてしまい、溶接打点割付から漏れる溶接打点が生じる場合があり、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けるのは困難であった。その結果、作業員が溶接打点割付を修正する必要があり、溶接打点割付を自動化できず、溶接打点割付の検討時間を削減することは困難であった。
本発明は、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けることができる溶接打点割付方法を提供することを目的とする。
本発明の溶接打点割付方法は、複数の溶接ワークで構成されて所定の溶接打点で溶接される製品を、複数の溶接工程を経て溶接する溶接ラインについて、前記複数の溶接工程のそれぞれに設けられた溶接ロボットに前記所定の溶接打点を割り付ける溶接打点割付方法であって、前記複数の溶接工程のそれぞれにおける前記溶接ワークの組合せである溶接ワーク割付情報、前記所定の溶接打点のそれぞれで溶接するのに必要な前記溶接ワークの組合せである板組情報、および、前記溶接ロボットの打点可能な範囲である打点可能範囲情報を生成する手順と、前記溶接ワーク割付情報および前記板組情報に基づいて、前記所定の溶接打点のそれぞれについて溶接可能な溶接工程を抽出して、これら抽出した溶接工程を工程候補情報とする手順と、前記工程候補情報および前記打点可能範囲情報に基づいて、前記所定の溶接打点のそれぞれで溶接可能な溶接ロボットを抽出して、これら抽出した溶接ロボットをロボット候補情報とする手順と、前記ロボット候補情報に基づいて、前記溶接ロボットに前記所定の溶接打点を割り付ける手順と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、所定の溶接打点のそれぞれで溶接するのに必要な溶接ワークの組合せである板組情報を生成し、この板組情報を参照して溶接ロボットに溶接打点を割り付ける。このため、溶接打点の割付作業において、溶接ワークが投入されていないにもかかわらず、この溶接ワークの溶接打点を割り付けてしまい、溶接打点割付から漏れる溶接打点が生じるのを防止できる。よって、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けることができ、その結果、溶接打点割付を自動化して、溶接打点割付の検討時間を大幅に削減できる。
この場合、前記溶接ロボットに前記所定の溶接打点を割り付ける手順では、まず、前記所定の溶接打点のうち前記抽出した溶接ロボットが1つであるものについて、当該溶接ロボットに当該溶接打点を割り付けるとともに、前記抽出した溶接ロボットのうち溶接可能な溶接打点が1つであるものについて、当該溶接ロボットに当該溶接打点を割り付けることが好ましい。
この発明によれば、溶接ロボットに溶接打点を割り付ける場合には、まず、溶接可能な溶接ロボットが1つである溶接打点を、この溶接ロボットに割り付けるとともに、溶接可能な溶接打点が1つである溶接ロボットに、この溶接打点を割り付けるので、溶接打点割付から漏れる溶接打点が生じるのをより確実に防止できる。よって、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けるのを、より確実に行うことができる。
本発明によれば、所定の溶接打点のそれぞれで溶接するのに必要な溶接ワークの組合せである板組情報を生成し、この板組情報を参照して溶接ロボットに溶接打点を割り付ける。このため、溶接打点の割付作業において、溶接ワークが投入されていないにもかかわらず、この溶接ワークの溶接打点を割り付けてしまい、溶接打点割付から漏れる溶接打点が生じるのを防止できる。よって、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けることができ、その結果、溶接打点割付を自動化して、溶接打点割付の検討時間を大幅に削減できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る溶接ロボット10の概略構成を示す図である。
溶接ロボット10は、いわゆる6軸であり、溶接ガン18と、この溶接ガン18の向きや3次元空間内での位置を変化させるアーム12〜17と、これらアーム12、13、14、15、16、17を支持する溶接ロボット本体11と、を備える。
溶接打点割付装置30は、溶接打点が設定された溶接ワーク200、300と、溶接ロボット10と、の仮想モデルを構築して、これら仮想モデルを用いて、溶接ロボット10に溶接打点を最適に割り付ける。そして、溶接ロボット10に割り付けた溶接打点に基づいて、オフラインティーチングを行うためのティーチングデータを生成して、制御装置20に送信する。
制御装置20は、溶接打点割付装置30から送信されるティーチングデータに基づいて、溶接ロボット10を制御する制御信号を溶接ロボット10に送信する。
溶接ガン18は、いわゆるX型溶接ガンであり、一対のガンアーム182、183と、これら一対のガンアーム182、183をそれぞれ回動可能に軸支する回動軸181と、一対のガンアーム182、183を駆動するアクチュエータ(図示省略)と、を備える。
回動軸181は、ガンアーム182およびガンアーム183の基端側に設けられている。
また、ガンアーム182およびガンアーム183の先端側には、回動軸181が延びる方向と略直交する方向に延びる一対の溶接電極184、185が対向して設けられている。
この溶接ガン18では、アクチュエータからの駆動力により、ガンアーム182、183のそれぞれが回動軸181を中心に回動して、ガンアーム182の先端とガンアーム183の先端とが開閉する。
以上の溶接ロボット10は、以下のように動作する。
すなわち、制御装置20から送信される制御信号に応じて、アーム12〜17をそれぞれ駆動して、溶接ガン18の向きや3次元空間内での位置、すなわち溶接ガン18の姿勢を変化させる。また、制御装置20から送信される制御信号に応じて、溶接ガン18を駆動して、ガンアーム182の先端とガンアーム183の先端とを開閉させる。
以上により、図1に示すように、溶接打点P0において、溶接ワーク200の表面に溶接電極184を略垂直に当てるとともに、溶接ワーク300の表面に溶接電極185を略垂直に当てて、溶接ワーク200、300を挟むことができる。そして、この状態で、一対の溶接電極184、185にそれぞれ電圧を印加して、溶接ワーク200、300に電流を流すことで、溶接打点P0において、溶接ワーク200と溶接ワーク300とを溶接できる。
図2は、溶接打点割付装置30の概略構成を示すブロック図である。溶接打点割付装置30は、溶接ワーク割付情報生成手段31、板組情報生成手段32、打点可能範囲情報生成手段33、工程候補情報生成手段34、溶接ロボット候補情報生成手段35、および溶接打点割付手段36を備える。
溶接ワーク割付情報生成手段31は、複数の溶接工程のそれぞれにおける溶接ワークの組合せである溶接ワーク割付情報を生成する。
板組情報生成手段32は、溶接打点のそれぞれで溶接するのに必要な溶接ワークの組合せである板組情報を生成する。
打点可能範囲情報生成手段33は、溶接ロボットの打点可能な範囲である打点可能範囲情報を生成する。
工程候補情報生成手段34は、溶接ワーク割付情報および板組情報に基づいて、各溶接打点について溶接可能な溶接工程を抽出して、これら抽出した溶接工程を工程候補情報とする。
溶接ロボット候補情報生成手段35は、打点可能範囲情報および工程候補情報に基づいて、各溶接打点で溶接可能な溶接ロボットを抽出して、これら抽出した溶接ロボットを溶接ロボット候補情報とする。
溶接打点割付手段36は、溶接ロボット候補情報に基づいて、溶接ロボットに溶接打点を割り付ける。
以下に、溶接打点を割り付ける手順を、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
図4は、溶接打点割付の検討対象である部分WF1の平面図である。
部分WF1は、溶接ワークA〜Fからなる。これら溶接ワークA〜Fは、溶接打点P1〜P8で溶接され、溶接ワークA〜Fと溶接打点P1〜P8の溶接関係を示している。
なお、ここでは、部分WF1について、溶接打点割付を検討するが、例えば、溶接ワークの形態が異なる図5に示されるようなアウタパネルWにおいては、前側WFや後側WRの溶接打点割付の検討範囲により、溶接打点割付の検討を行う。このように3次元で検討を行うことにより、溶接打点割付の検討範囲から溶接打点が漏れるのを防止して、溶接打点漏れを防止できる。
図3に戻って、まず、ステップS1において、図6に示すように、溶接ワーク割付情報生成手段31により、溶接ワーク割付情報を生成する。
図7(A)〜(C)は、各溶接工程で投入される溶接ワークを示す図である。
すなわち、溶接工程1では、図7(A)に示すように、溶接ワークA、B、C、Dが投入される。また、溶接工程2では、図7(B)に示すように、溶接ワークA、B、C、D、E、Fが投入される。また、溶接工程3では、図7(C)に示すように、溶接ワークA、B、C、D、E、Fが投入される。
以上の情報を、溶接ワーク割付情報とする。
次に、ステップS2において、図8に示すように、板組情報生成手段32により、板組情報を生成する。
すなわち、図4に示したように、溶接打点P1で溶接するためには、溶接ワークA、B、Eが必要であり、溶接打点P2で溶接するためには、溶接ワークC、D、Eが必要であり、溶接打点P3で溶接するためには、溶接ワークA、Bが必要であり、溶接打点P4で溶接するためには、溶接ワークC、Dが必要である。また、溶接打点P5で溶接するためには、溶接ワークA、Fが必要であり、溶接打点P6で溶接するためには、溶接ワークC、Fが必要であり、溶接打点P7で溶接するためには、溶接ワークB、Fが必要であり、溶接打点P8で溶接するためには、溶接ワークD、Fが必要である。
以上の情報を、板組情報とする。
ステップS3において、図9に示すように、打点可能範囲情報生成手段33により、打点可能範囲情報を生成する。
ここで、図10に示すように、各溶接工程において溶接ワークが配置される領域を、横方向にH〜Mで6分割し、縦方向にR1〜R6、L1〜L6で12分割して、複数のブロックに分割する。そして、各溶接工程における溶接ロボットの打点可能範囲を、これらのブロックを用いて表す。
溶接工程1には、2台の溶接ロボット11A、11Bが設けられている。溶接ロボット11Aは、打点可能範囲R11Aを打点可能であり、溶接ロボット11Bは、打点可能範囲R11Bを打点可能である。打点可能範囲R11Aには、溶接打点P3が含まれており、打点可能範囲R11Bには、溶接打点P4が含まれている。
また、溶接工程2には、2台の溶接ロボット21A、21Bが設けられている。溶接ロボット21Aは、打点可能範囲R21Aを打点可能であり、溶接ロボット21Bは、打点可能範囲R21Bを打点可能である。打点可能範囲R21Aには、溶接打点P1、P5、P7が含まれており、打点可能範囲R21Bには、溶接打点P2、P6、P8が含まれている。
また、溶接工程3には、2台の溶接ロボット31A、31Bが設けられている。溶接ロボット31Aは、打点可能範囲R31Aを打点可能であり、溶接ロボット31Bは、打点可能範囲R31Bを打点可能である。打点可能範囲R31Aには、溶接打点P7が含まれており、打点可能範囲R31Bには、溶接打点P8が含まれている。
以上の情報を、打点可能範囲情報とする。
ステップS4において、図11に示すように、工程候補情報生成手段34により、工程候補情報を生成する。
すなわち、各溶接打点について、図6に示した溶接ワーク割付情報と、図8に示した板組情報と、に基づいて、溶接可能な溶接工程を抽出して、抽出した溶接工程を工程候補情報とする。
まず、溶接打点P1について、図8に示した板組情報に基づいて、溶接打点P1で溶接するには、溶接ワークA、B、Eが必要であることが判る。また、図6に示した溶接ワーク割付情報に基づいて、溶接ワークA、B、Eが投入されるのは、溶接工程2、3であることが判る。以上により、溶接工程2、3において、溶接打点P1を溶接可能であると判定する。
また、溶接打点P2〜P8についても、溶接打点P1と同様に、溶接打点P2〜P8を溶接可能な溶接工程をそれぞれ判定する。
以上の情報を、工程候補情報とする。
ステップS5において、図12に示すように、溶接ロボット候補情報生成手段35により、溶接ロボット候補情報を生成する。
すなわち、図9に示した打点可能範囲情報と、図11に示した工程候補情報と、に基づいて、各溶接打点について、溶接可能な溶接ロボットを抽出して、抽出した溶接ロボットを溶接ロボット候補情報とする。
まず、溶接打点P1について、図11に示した工程候補情報に基づいて、溶接工程2、3において、溶接打点P1について溶接可能であることが判る。次に、図9に示した打点可能範囲情報に基づいて、溶接工程2の溶接ロボット21A、21Bおよび溶接工程3の溶接ロボット31A、31Bのうち、溶接打点P1を含む領域を溶接可能なのは、溶接ロボット21Aであることが判る。以上により、溶接打点P1を溶接可能なのは、溶接ロボット21Aであると判定する。
また、溶接打点P2〜P8についても、溶接打点P1と同様に、溶接打点P2〜P8を溶接可能な溶接ロボットをそれぞれ判定する。
以上の情報を、溶接ロボット候補情報とする。
ステップS6において、図13に示すように、溶接打点割付手段36により、溶接可能な溶接ロボットが1つである溶接打点である場合には、この溶接打点をこの1つの溶接ロボットに割り付けるとともに、溶接ロボットの溶接可能な溶接打点が1つである場合には、この1つの溶接打点をこの溶接ロボットに割り付ける。
例えば、図12に示した溶接ロボット候補情報によれば、溶接ロボット21Aのみが溶接打点P1を溶接可能であり、溶接ロボット21Bのみが溶接打点P2を溶接可能である。よって、図13のハッチング領域に示すように、溶接打点P1を溶接ロボット21Aに割り付け、溶接打点P2を溶接ロボット21Bに割り付ける。
また、図12に示した溶接ロボット候補情報によれば、溶接ロボット11Aは溶接打点P3のみを溶接可能であり、溶接ロボット11Bは溶接打点P4のみを溶接可能である。よって、図13のハッチング領域に示すように、溶接打点P3を溶接ロボット11Aに割り付け、溶接打点P4を溶接ロボット11Bに割り付ける。
以上の情報を、溶接打点割付情報とする。
ステップS7において、溶接打点割付手段36により、溶接可能な溶接ロボットが1つである溶接打点、および、溶接ロボットの溶接可能な溶接打点が1つである場合におけるこの1つの溶接打点について、溶接打点割付情報を生成していないものがあるか否かを判別する。この判別がYESであれば、ステップS6に移り、NOであれば、ステップS8に移る。
ステップS8において、溶接打点割付手段36により、溶接可能な溶接ロボットが複数ある溶接打点について、溶接打点割付情報を生成する。
すなわち、図12に示した溶接ロボット候補情報に基づいて、溶接可能な溶接ロボットが複数ある溶接打点について、これら複数の溶接打点の溶接サイクルタイムに応じて、溶接ロボットに割り付ける。
例えば、図12に示した溶接ロボット候補情報によれば、溶接ロボット21A、31Aは、溶接打点P5、P7の両方で溶接可能であり、溶接ロボット21B、31Bは、溶接打点P6、P8の両方で溶接可能である。このため、まず、これら溶接打点P5〜P8について、それぞれ、図8の板組情報から通電サイクルを算出する。板組情報により、通電サイクルタイムの設定が可能である。次に、溶接打点P5〜P8のうち通電サイクルタイムの短いものほど、順番の早い溶接工程の溶接ロボットに割り付ける。具体的には、例えば、溶接打点P7の通電サイクルタイムと比べて、溶接打点P5の通電サイクルタイムの方が短いとした場合に、図13のハッチング領域に示すように、溶接打点P5を、溶接工程2の溶接ロボット21Aに割り付け、溶接打点P7を、溶接工程3の溶接ロボット31Aに割り付ける。また、溶接打点P8の通電サイクルタイムと比べて、溶接打点P6の通電サイクルタイムの方が短いとした場合に、図13のハッチング領域に示すように、溶接打点P6を、溶接工程2の溶接ロボット21Bに割り付け、溶接打点P8を、溶接工程3の溶接ロボット31Bに割り付ける。また、先程の例の板組情報から算出した通電サイクルを基に割り付けを行うだけでなく、溶接ロボットの移動時間を含めた溶接サイクルタイムで割り付けを行ってもよい。
以上の情報を、溶接打点割付情報とする。
ステップS9において、溶接打点割付手段36により、溶接可能な溶接ロボットが複数ある溶接打点について、溶接打点割付情報を生成していないものがあるか否かを判別する。この判別がYESであれば、ステップS8に移り、NOであれば、溶接打点を割り付ける手順を終了する。
本実施の形態によれば、以下のような効果がある。
(1)本実施の形態における溶接打点割付方法によれば、溶接打点P1〜P8のそれぞれについて、溶接するのに必要な溶接ワークの組合せである板組情報を生成し、この板組情報を参照して溶接ロボット11A、11B、21A、21B、31A、31Bに溶接打点P1〜P8を割り付ける。このため、溶接打点の割付作業において、溶接ワークが投入されていないにもかかわらず、この溶接ワークの溶接打点を割り付けてしまい、溶接打点割付から漏れる溶接打点が生じるのを防止できる。よって、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けることができ、その結果、溶接打点割付を自動化して、溶接打点割付の検討時間を大幅に削減できる。
(2)また、ステップS8の手順より前に、ステップS6の手順を行う。すなわち、溶接ロボットに溶接打点を割り付ける場合に、まず、溶接可能な溶接ロボットが1つである溶接打点P1、P2を溶接ロボット21A、21Bにそれぞれ割り付ける。また、溶接可能な溶接打点が1つである溶接ロボット11A、11Bに、溶接打点P3、P4を割り付ける。このため、溶接打点割付から漏れる溶接打点が生じるのをより確実に防止して、溶接ロボットに溶接打点を最適に割り付けるのを、より確実に行うことができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
例えば、ステップS8において、溶接サイクルタイムの短い溶接打点から順に、順番の早い溶接工程に設けられる溶接ロボットに割り付けたが、これに限らない。例えば、溶接ワークの剛性は、溶接打順に応じて変化するので、各溶接打点での溶接ワークの剛性品質に係る公差解析の結果に基づいて、溶接打点を溶接ロボットに割り付けてもよい。
本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの概略構成を示す図である。 溶接打点割付装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る溶接打点割付方法の手順を示すフローチャートである。 溶接打点割付の検討対象である部分WF1の平面図である。 アウタパネルを示す図である。 溶接ワーク割付情報を示す図である。 各溶接工程で投入される溶接ワークを示す図である。 板組情報を示す図である。 打点可能範囲情報を示す図である。 溶接ロボットが溶接可能な範囲を示す図である。 工程候補情報を示す図である。 溶接ロボット候補情報を示す図である。 溶接打点割付情報を示す図である。
符号の説明
10,11A,11B,21A,21B,31A,31B…溶接ロボット
18…溶接ガン
30…溶接打点割付装置
31…溶接ワーク割付情報精製手段
32…板組情報生成手段
33…打点可能範囲情報生成手段
34…工程候補情報生成手段
35…溶接ロボット候補情報生成手段
36…溶接打点割付手段
182,183…ガンアーム
184,185…溶接電極
200,300,A,B,C,D,E,F…溶接ワーク
P1〜P8…溶接打点

Claims (2)

  1. 複数の溶接ワークで構成されて所定の溶接打点で溶接される製品を、複数の溶接工程を経て溶接する溶接ラインについて、前記複数の溶接工程のそれぞれに設けられた溶接ロボットに前記所定の溶接打点を割り付ける溶接打点割付方法であって、
    前記複数の溶接工程のそれぞれで投入される前記溶接ワークを考慮した前記複数の溶接工程のそれぞれにおける前記溶接ワークの組合せである溶接ワーク割付情報、前記所定の溶接打点のそれぞれで溶接するのに必要な前記溶接ワークの組合せである板組情報、および、前記溶接ロボットの打点可能な範囲である打点可能範囲情報を生成する手順と、
    前記溶接ワーク割付情報および前記板組情報に基づいて、前記所定の溶接打点のそれぞれについて溶接可能な溶接工程を抽出して、これら抽出した溶接工程を工程候補情報とする手順と、
    前記打点可能範囲情報および前記工程候補情報に基づいて、前記所定の溶接打点のそれぞれで溶接可能な溶接ロボットを抽出して、これら抽出した溶接ロボットをロボット候補情報とする手順と、
    前記ロボット候補情報に基づいて、前記溶接ロボットに前記所定の溶接打点を割り付ける手順と、を備えることを特徴とする溶接打点割付方法。
  2. 請求項1に記載の溶接打点割付方法において、
    前記溶接ロボットに前記所定の溶接打点を割り付ける手順では、
    まず、前記所定の溶接打点のうち前記抽出した溶接ロボットが1つであるものについて、当該溶接ロボットに当該溶接打点を割り付けるとともに、前記抽出した溶接ロボットのうち溶接可能な溶接打点が1つであるものについて、当該溶接ロボットに当該溶接打点を割り付けることを特徴とする溶接打点割付方法。
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