JP6283422B2 - 治具情報設定方法及び治具情報設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接作業時の新規ワークの設計情報に対して新規ワークを支持する治具の治具情報を設定する治具情報設定方法及び治具情報設定装置に関する。

車両等の製造工程では、ロボットのアーム先端に取り付けられた溶接ガンをティーチングされた経路に沿って移動させてワークを溶接する作業が行われている。新種のワーク（新規ワークという）を溶接する際には、ティーチングや、新規ワークを支持する治具の位置の決定、治具の設計等、種々の作業が必要である。これらの作業は工数を要するため、工数削減が望まれている。

溶接前の準備作業の工数短縮を図る技術の一つが、例えば特開２０１２−９１３０４号公報に開示されている。特開２０１２−９１３０４号公報には、新規ワークに対する溶接の準備作業として、既存のワーク（既存ワークという）に対するティーチング情報を一部修正して流用することによって、ティーチング作業を自動化すると共に工数短縮する技術が開示されている。

現在、特開２０１２−９１３０４号公報にあるように、ティーチング作業を自動化することは考慮されている。一方、新規ワークを支持する治具の設計作業を自動化することについては考慮されていない。現状は、オペレータが新規ワーク毎に使用する治具の設計情報を作成しており、工数削減の余地がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、溶接作業前に必須である準備作業の工数を削減することが可能な治具情報設定方法及び治具情報設定装置を提供することを目的とする。

本発明は、計算機がプログラムを実行することにより、溶接作業時の新規ワークの設計情報に対して前記新規ワークを支持する治具の治具情報を設定する治具情報設定方法において、前記治具のクランプ位置を示す位置情報に基づいて、前記クランプ位置における新規ワーク断面情報を認識する断面情報認識工程と、前記新規ワーク断面情報に類似する情報を既存ワーク断面情報の中から検索し、検索した前記既存ワーク断面情報に関連付けられている治具情報を選択し、選択した前記治具情報と前記位置情報とを関連付けて前記設計情報に設定する治具情報設定工程と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明において、前記断面情報認識工程の前に、前記治具の前記クランプ位置を決め、当該クランプ位置を示す前記位置情報を前記設計情報に設定する位置情報設定工程をさらに備えてもよい。断面情報の認識を行う前に治具のクランプ位置を予め決めておけば、断面情報の認識以降の処理を円滑に行うことができる。

本発明は、溶接作業時の新規ワークの設計情報に対して前記新規ワークを支持する治具の治具情報を設定する治具情報設定装置において、前記治具のクランプ位置を示す位置情報に基づいて、前記クランプ位置における新規ワーク断面情報を認識する断面情報認識部と、前記新規ワーク断面情報に類似する情報を既存ワーク断面情報の中から検索し、検索した前記既存ワーク断面情報に関連付けられている治具情報を選択し、選択した前記治具情報と前記位置情報とを関連付けて前記設計情報に設定する治具情報設定部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明において、前記治具の前記クランプ位置を決め、当該クランプ位置を示す前記位置情報を前記設計情報に設定する位置情報設定部をさらに備えてもよい。

治具の設計に関する治具情報は、クランプ位置におけるワークの断面情報、例えばクランプ位置や、断面の向きや、断面形状等によって大まかに決められる。このため、新規ワークの治具情報を設定する際に、クランプ位置におけるワークの断面情報と類似する既存の断面情報があれば、その既存の断面情報に関連付けられた（紐付けされた）治具情報を新規ワークの治具情報として流用できる。本発明によれば、治具情報を一から作成するのではなく、既存の治具情報を流用して設計情報に設定するため、治具情報を作成する工数を削減できる。

また、断面情報の認識を行う前に治具のクランプ位置を予め決めておけば、断面情報の認識以降の処理を円滑に行うことができる。

本発明によれば、治具情報を一から作成するのではなく、既存の治具情報を流用して設計情報に設定するため、治具情報を作成する工数を削減できる。

図１は本実施形態に係る治具情報設定装置のブロック構成図である。 図２は断面情報の説明に供される模式図である。 図３は本実施形態に係る治具情報設定装置の動作説明に供されるフローチャートである。

本発明に係る治具情報設定方法及び治具情報設定装置の好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、以下の説明では、溶接する新規ワーク及び既存ワークとして、車体のアッシーを想定している。

［装置構成］
図１は本実施形態に係る治具情報設定装置１０のブロック構成図である。治具情報設定装置１０は、新規ワークの設計情報Ｄｉを情報処理部２０に対して出力する設計情報記憶部１２と、情報処理部２０で処理された新規ワークの設計情報Ｄｉを一時的に記憶する一時記憶部１４と、既存ワークの治具情報Ｊｉを記憶する既存情報記憶部１６と、情報処理部２０で処理された新規ワークの設計情報Ｄｉを最終的に記憶する最終記憶部１８と、各種の情報処理を行う情報処理部２０と、ユーザインタフェース４０と、を備える。なお、設計情報記憶部１２と一時記憶部１４と最終記憶部１８のいずれか２つ又は全てをまとめることも可能である。

設計情報記憶部１２は、新規ワークの設計情報Ｄｉを記憶しており、記憶した新規ワークの設計情報Ｄｉを情報処理部２０に対して出力する。ここで記憶される新規ワークの設計情報Ｄｉには、新規ワークの識別情報［車体の系統（軽、セダン、ミニバン等）やアッシーの種別等の情報］Ｉｉと新規ワークの形状情報Ｓｉが含まれる一方で、治具の位置情報Ｐｉ及び治具情報Ｊｉは含まれない。

一時記憶部１４は、情報処理部２０で処理された新規ワークの設計情報Ｄｉを一時的に記憶し、また、一時的に記憶した新規ワークの設計情報Ｄｉを情報処理部２０に対して出力する。ここで一時的に記憶される新規ワークの設計情報Ｄｉには、新規ワークの識別情報Ｉｉ、新規ワークの形状情報Ｓｉ及び治具の位置情報Ｐｉが含まれる一方で、治具情報Ｊｉは含まれない。

既存情報記憶部１６は、例えばデータベースにて構成されており、既存ワークの治具情報Ｊｉを記憶する。既存ワークの治具情報Ｊｉには、例えば治具の形状や、種別等の情報が含まれる。各治具情報Ｊｉは、その治具が支持する位置すなわちクランプ位置における既存ワークの断面情報と関連付けられている。この断面情報を既存ワーク断面情報Ｃｉｏという。既存ワーク断面情報Ｃｉｏには、例えばクランプ位置や、断面の向きや、断面形状等の情報が含まれる。一例を説明すると、図２に示すように、ワーク５０の断面５２の場合、断面５２の重心Ｇの座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、断面５２の法線ベクトルＮと、断面５２の形状が記憶される。また、各治具情報Ｊｉは、既存ワークの識別情報Ｉｉとも関連付けられている。

最終記憶部１８は、情報処理部２０で処理された新規ワークの設計情報Ｄｉを最終的に記憶する。ここで記憶される新規ワークの設計情報Ｄｉには、新規ワークの識別情報Ｉｉと新規ワークの形状情報Ｓｉと治具の位置情報Ｐｉと治具情報Ｊｉが含まれる。

情報処理部２０は、コンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、タイマ等を有する。情報処理部２０は、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部、具体的には、図１に示されるように、位置情報設定部２２と断面情報認識部２４と治具情報設定部２６と設計情報入出力部２８として機能する。

位置情報設定部２２は、設計情報記憶部１２から新規ワークの設計情報Ｄｉを入力し、所定の情報処理を行い、処理後の新規ワークの設計情報Ｄｉを一時記憶部１４に対して出力する。位置情報設定部２２は、新規ワークの中から治具が支持する部位を決め、その部位の位置すなわちクランプ位置を示す位置情報Ｐｉを新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。

断面情報認識部２４は、新規ワークの形状情報Ｓｉ及び位置情報設定部２２で設定された位置情報Ｐｉに基づいて、位置情報Ｐｉが示すクランプ位置における新規ワークの断面情報を認識する。この断面情報を新規ワーク断面情報Ｃｉｎという。既存ワーク断面情報Ｃｉｏと同様に、新規ワーク断面情報Ｃｉｎにも、例えばクランプ位置や、断面の向きや、断面形状等の情報が含まれる。

治具情報設定部２６は、検索部３２と選択部３４と設定部３６を備える。検索部３２は、断面情報認識部２４によって認識された新規ワーク断面情報Ｃｉｎに類似する情報を、既存情報記憶部１６の既存ワーク断面情報Ｃｉｏの中から検索する。選択部３４は、検索部３２によって検索された既存ワーク断面情報Ｃｉｏに関連付けられている治具情報Ｊｉを選択する。設定部３６は、選択部３４によって選択された治具情報Ｊｉを、新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。この際、治具情報Ｊｉは、位置情報設定部２２によって設定された位置情報Ｐｉと関連付けられる。

設計情報入出力部２８は、設計情報記憶部１２及び一時記憶部１４から新規ワークの設計情報Ｄｉを入力して情報処理部２０で処理可能にし、また、情報処理部２０で処理された新規ワークの設計情報Ｄｉを一時記憶部１４及び最終記憶部１８に対して出力する。

ユーザインタフェース４０は、例えばパーソナルコンピュータにて構成される。ユーザインタフェース４０は、マウスやキーボード等の入力装置４２と、ディスプレイやスピーカやプリンタ等の出力装置４４を備える。ユーザインタフェース４０は、入力装置４２に対して行われる入力操作に応じた入力情報を情報処理部２０に対して出力し、また、情報処理部２０から出力された各種情報を出力装置４４によりオペレータに提供する。

［動作］
図３は本実施形態に係る治具情報設定装置の動作説明に供されるフローチャートである。なお、下記処理は３次元の仮想空間にて行われ、ユーザインタフェース４０の出力装置４４にて処理の過程が表示される。

ステップＳ１にて、オペレータがユーザインタフェース４０の入力装置４２により処理開始の操作をすると、設計情報入出力部２８は設計情報記憶部１２から新規ワークの設計情報Ｄｉを入力する。

ステップＳ２にて、位置情報設定部２２は、設計情報入出力部２８で入力された新規ワークの設計情報Ｄｉを用いてシミュレーションを行い、新規ワークの中から治具のクランプ位置を決める。そして、そのクランプ位置を示す位置情報Ｐｉを新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。例えば、次のようなシミュレーションが行われる。

先ず、新規ワーク中に基準となる複数のクランプ位置（１）〜（ｍ）を確定する。複数のクランプ位置（１）〜（ｍ）というのは、新規ワークを安定して支持できる最少のクランプ位置のことである。確定したクランプ位置（１）〜（ｍ）を示す各位置情報Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｍ）を新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。

次に、クランプ位置（１）〜（ｍ）で新規ワークを支持した場合に、新規ワークの中で撓み量が所定値を超える部位を確定する。確定した部位の位置をクランプ位置（ｍ＋１）として新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。次に、クランプ位置（１）〜（ｍ＋１）で新規ワークを支持した場合に、新規ワークの中で撓み量が所定値を超える部位を確定する。確定した部位の位置をクランプ位置（ｍ＋２）として新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。以上の処理を撓み量が所定値を超える部位が無くなるまで繰り返し行う。

撓み量が所定値を超える部位が無くなった時点で、治具の設定部位はｎ箇所となる。確定した各クランプ位置（１）〜（ｎ）を示す各位置情報Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｎ）は、新規ワークの設計情報Ｄｉに設定されている。ステップＳ３にて、設計情報入出力部２８は、位置情報Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｎ）が設定された新規ワークの設計情報Ｄｉを一時記憶部１４に対して出力する。

ステップＳ４にて、入力装置４２を介して治具情報設定処理の開始操作が行われると、設計情報入出力部２８は、一時記憶部１４から新規ワークの設計情報Ｄｉを再度入力する。さらに、ステップＳ５にて、新規ワークの設計情報Ｄｉに設定されるクランプ位置（１）〜（ｎ）の中からいずれかが選択されると、情報処理部２０は、下記ステップＳ６〜ステップＳ１０の処理を選択されたクランプ位置に対して行う。なお、クランプ位置の選択は、プログラムの動作によって行われてもよく、入力装置４２を介する選択操作によって行われてもよい。

ステップＳ６にて、断面情報認識部２４は、クランプ位置における新規ワーク断面情報Ｃｉｎを認識する。このとき、断面情報認識部２４は、新規ワークの設計情報Ｄｉに設定された新規ワークの形状情報Ｓｉ及び位置情報Ｐｉに基づいて、位置情報Ｐｉが示すクランプ位置における新規ワーク断面情報Ｃｉｎを認識する。

ステップＳ７にて、検索部３２は、既存情報記憶部１６に記憶された既存ワーク断面情報Ｃｉｏの中から、新規ワーク断面情報Ｃｉｎと類似するものを検索する。各断面情報Ｃｉｎ、Ｃｉｏとして、図２に示すような、断面５２の重心Ｇの座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、断面５２の法線ベクトルＮと、断面５２の形状が含まれる場合、検索部３２は、所定の判断基準に基づいて座標、法線ベクトル、断面形状の類似性を判断する。

ステップＳ８にて、新規ワーク断面情報Ｃｉｎと類似する既存ワーク断面情報Ｃｉｏが既存情報記憶部１６にない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、後述するステップＳ１１に移行する。一方、新規ワーク断面情報Ｃｉｎと類似する既存ワーク断面情報Ｃｉｏが既存情報記憶部１６にある場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、次のステップＳ９に移行する。

ステップＳ９にて、選択部３４は、ステップＳ７にて検索部３２により検索された既存ワーク断面情報Ｃｉｏに関連付けられている治具情報Ｊｉを選択する。

ステップＳ１０にて、設定部３６は、ステップＳ９にて選択部３４により選択された治具情報Ｊｉを、治具情報Ｊｉとして新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する。このとき設定部３６は、治具情報Ｊｉを位置情報Ｐｉと関連付ける。

ステップＳ１１にて、治具情報設定処理が継続される場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ５に移行し、別のクランプ位置に対する治具情報設定処理（ステップＳ５〜ステップＳ１０）が繰り返される。一方、治具情報設定処理が終了する場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２にて、設計情報入出力部２８は、位置情報Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｎ）と治具情報Ｊｉ（１）〜Ｊｉ（ｎ）が設定された新規ワークの設計情報Ｄｉを最終記憶部１８に対して出力する。

［本実施形態のまとめ］
本実施形態に係る治具情報設定方法は、溶接作業時の新規ワークの設計情報Ｄｉに対して新規ワークを支持する治具の治具情報Ｊｉを設定するものである。本実施形態に係る治具情報設定方法は、治具のクランプ位置を示す位置情報Ｐｉに基づいて、クランプ位置における新規ワーク断面情報Ｃｉｎを認識する断面情報認識工程（ステップＳ６）と、新規ワーク断面情報Ｃｉｎに類似する情報を既存ワーク断面情報Ｃｉｏの中から検索し（ステップＳ７）、検索した既存ワーク断面情報Ｃｉｏに関連付けられている治具情報Ｊｉを選択し（ステップＳ９）、選択した治具情報Ｊｉと位置情報Ｐｉとを関連付けて新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する治具情報設定工程（ステップＳ１０）と、を含む。

また、本実施形態に係る治具情報設定方法は、断面情報認識工程（ステップＳ６）の前に、治具のクランプ位置を決め、そのクランプ位置を示す位置情報Ｐｉを新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する位置情報設定工程（ステップＳ２）を行うようにしている。

本実施形態に係る治具情報設定装置１０は、溶接作業時の新規ワークの設計情報Ｄｉに対して新規ワークを支持する治具の治具情報Ｊｉを設定するものである。本実施形態に係る治具情報設定装置１０は、治具のクランプ位置を示す位置情報Ｐｉに基づいて、クランプ位置における新規ワーク断面情報Ｃｉｎを認識する断面情報認識部２４と、新規ワーク断面情報Ｃｉｎに類似する情報を既存ワーク断面情報Ｃｉｏの中から検索し、検索した既存ワーク断面情報Ｃｉｏに関連付けられている治具情報Ｊｉを選択し、選択した治具情報Ｊｉと位置情報Ｐｉとを関連付けて新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する治具情報設定部２６と、を備える。

また、本実施形態に係る治具情報設定装置１０は、治具のクランプ位置を決め、そのクランプ位置を示す位置情報Ｐｉを新規ワークの設計情報Ｄｉに設定する位置情報設定部２２を備える。

治具の設計に関する治具情報Ｊｉは、クランプ位置におけるワークの断面情報（新規ワーク断面情報Ｃｉｎ）、例えばクランプ位置や、断面の向きや、断面形状等によって大まかに決められる。このため、新規ワークの治具情報Ｊｉを設定する際に、クランプ位置におけるワークの断面情報（新規ワーク断面情報Ｃｉｎ）と類似する既存の断面情報（既存ワーク断面情報Ｃｉｏ）があれば、その既存の断面情報に関連付けられた（紐付けされた）治具情報Ｊｉを新規ワークの治具情報Ｊｉとして流用できる。本実施形態によれば、治具情報Ｊｉを一から作成するのではなく、既存の治具情報Ｊｉを流用して新規ワークの設計情報Ｄｉに設定するため、治具情報Ｊｉを作成する工数を削減できる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、ワークは車体に限らない。本実施形態は、ワークを支持する治具であればどのような治具に対しても適用可能である。

また、図３に示すステップＳ７における検索時に、新規ワークの識別情報Ｉｉを類似性判断の材料に使用してもよい。

また、図３に示すステップＳ５で選択されたクランプ位置に対して治具情報設定処理を行うのではなく、クランプ位置（１）〜（ｎ）の全てに対して治具情報設定処理を順次自動的に行うようにしてもよい。

また、図３に示すステップＳ２において、新規ワーク（車体）の各部に補強部材を設置した状態を想定してシミュレーションを行い、新規ワークの中から治具が支持する部位を決めてもよい。

Claims (4)

1. 計算機がプログラムを実行することにより、溶接作業時の新規ワークの設計情報（Ｄｉ）に対して前記新規ワークを支持する治具の治具情報（Ｊｉ）を設定する治具情報設定方法において、
   前記治具のクランプ位置を示す位置情報（Ｐｉ）に基づいて、前記クランプ位置における新規ワーク断面情報（Ｃｉｎ）を認識する断面情報認識工程と、
   前記新規ワーク断面情報（Ｃｉｎ）に類似する情報を既存ワーク断面情報（Ｃｉｏ）の中から検索し、検索した前記既存ワーク断面情報（Ｃｉｏ）に関連付けられている治具情報（Ｊｉ）を選択し、選択した前記治具情報（Ｊｉ）と前記位置情報（Ｐｉ）とを関連付けて前記設計情報（Ｄｉ）に設定する治具情報設定工程と、を備えたことを特徴とする治具情報設定方法。
2. 請求項１に記載の治具情報設定方法において、
   前記断面情報認識工程の前に、前記治具の前記クランプ位置を決め、当該クランプ位置を示す前記位置情報（Ｐｉ）を前記設計情報（Ｄｉ）に設定する位置情報設定工程をさらに備えたことを特徴とする治具情報設定方法。
3. 溶接作業時の新規ワークの設計情報（Ｄｉ）に対して前記新規ワークを支持する治具の治具情報（Ｊｉ）を設定する治具情報設定装置において、
   前記治具のクランプ位置を示す位置情報（Ｐｉ）に基づいて、前記クランプ位置における新規ワーク断面情報（Ｃｉｎ）を認識する断面情報認識部（２４）と、
   前記新規ワーク断面情報（Ｃｉｎ）に類似する情報を既存ワーク断面情報（Ｃｉｏ）の中から検索し、検索した前記既存ワーク断面情報（Ｃｉｏ）に関連付けられている治具情報（Ｊｉ）を選択し、選択した前記治具情報（Ｊｉ）と前記位置情報（Ｐｉ）とを関連付けて前記設計情報（Ｄｉ）に設定する治具情報設定部（２６）と、を備えたことを特徴とする治具情報設定装置。
4. 請求項３に記載の治具情報設定装置において、
   前記治具の前記クランプ位置を決め、当該クランプ位置を示す前記位置情報（Ｐｉ）を前記設計情報（Ｄｉ）に設定する位置情報設定部（３６）をさらに備えたことを特徴とする治具情報設定装置。

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