JP3576404B2

JP3576404B2 - Simulation method of work distribution in production line

Info

Publication number: JP3576404B2
Application number: JP31314098A
Authority: JP
Inventors: 薫柴田; 文朋高野; 正勝金子; 仁斉藤; 泰宏河合
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: JP2000141177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１生産ラインに沿って配置された例えばスポット溶接ガンといった作業ツールに一連の作業を仮想的に配分することができる生産ラインの作業配分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各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予め配分される。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。これまでのところ、車体フレーム上のスポット溶接打点を各スポット溶接ガンに配分するには熟練した作業者の経験則や勘に頼らざるを得なかった。
【０００３】
近年、様々な分野でコンピュータシミュレーションが役立っている。コンピュータシミュレーションによれば、現実の処理や作業に代えて、コンピュータ内で仮想的に対応する処理や作業を実施することができ、その結果、現実の処理や作業に先立って事前にそういった処理や作業の実施状況を解析することができる。こうしたコンピュータシミュレーションによって前述したスポット溶接作業の配分を実現することができれば、スポット溶接作業の効率的な配分に役立つに違いない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、増し打ちラインの１作業ステーションでは、同時に複数台のスポット溶接ガンがスポット溶接打点を処理することができる。同時に処理されるスポット溶接打点同士が近いと、スポット溶接ガン同士が衝突してしまいスポット溶接打点を処理することはできなくなる。言い換えれば、１スポット溶接ガンで処理されるスポット溶接打点の近隣では、他のスポット溶接ガンがスポット溶接打点を処理することはできない。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、スポット溶接ガンを始めとする作業ツール同士の干渉を考慮しながら効率的に一連の作業を配分することができる生産ラインの作業配分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、第１発明によれば、使用されるスポット溶接ガン同士の干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉データを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１溶接ロボットを指定する工程と、指定された溶接ロボットが所属する作業ステーションで他の溶接ロボットに配分された配分済み未処理打点を特定する工程と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理打点との間で前記組み合わせを構成する未処理打点以外の未配分未処理打点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理打点を前記指定された溶接ロボットに配分する工程とを備えることを特徴とする生産ラインの作業配分シミュレーション方法が提供される。
【０００７】
例えば生産ラインの１作業ステーションでは、配分済み未処理打点と、干渉データ上で配分済み未処理打点との間に前記組み合わせを構成する未処理打点とが同時に処理されようとすると、使用される２スポット溶接ガン同士で干渉が引き起こされる。その一方で、干渉データ上で配分済み未処理打点との間に組み合わせを構成する未処理打点以外の未処理打点が配分済み未処理打点と同時に処理されても、使用される２スポット溶接ガン同士で干渉は生じない。したがって、抽出された未配分未処理打点を指定された溶接ロボットに配分すれば、その未配分未処理打点が配分済み未処理打点と同時に処理される場合でも、指定された溶接ロボットに装着されたスポット溶接ガンは、他の溶接ロボットに装着されたスポット溶接ガンに干渉することはない。その結果、こうした作業配分シミュレーション方法によれば、スポット溶接ガン同士の干渉を回避しながらワーク上の未処理打点を各溶接ロボットに配分していくことが可能となる。
【０００８】
また、第２発明によれば、使用されるスポット溶接ガン同士の干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉データを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１溶接ロボットを指定する工程と、指定された溶接ロボットに配分された配分済み未処理打点を特定する工程と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理打点との間で前記組み合わせを構成する未配分未処理打点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理打点を前記１溶接ロボットに配分する工程とを備えることを特徴とする生産ラインの作業配分シミュレーション方法が提供される。
【０００９】
一般に、使用されるスポット溶接ガン同士が干渉を引き起こすということは、２つの未処理打点同士が十分に接近していることを意味する。こうした２つの未処理打点が２つの溶接ロボットに別々に配分されると、それらの未処理打点を同時に処理するスポット溶接ガン同士は干渉してしまう。その一方、そういった２つの未処理打点が１溶接ロボットに対して配分されれば、２つの未処理打点同士が十分に接近していることから、その溶接ロボットに装着されたスポット溶接ガンの移動時間が節約され、限られた作業時間内でできる限り数多くの未処理打点をそのスポット溶接ガンに処理させることが可能となる。その結果、こうした作業配分シミュレーション方法によれば、ワーク上の未処理打点を各溶接ロボットに効率よく配分していくことが可能となる。
【００１０】
しかも、このように１溶接ロボットに対して十分に接近した未処理打点同士が配分されれば、各未処理打点に設定されるスポット溶接ガンの占有空間が互いに重なり合う。その結果、１溶接ロボット当たりの総占有空間は縮小され、したがって、その１溶接ロボットが所属する作業ステーションで他の溶接ロボットに配分される未処理打点の候補を増加させることができるのである。
【００１１】
前記干渉データを準備するにあたって、生産ラインの作業配分シミュレーション方法は、ワーク上の１未処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占有可能な第１占有空間を画定する工程と、ワーク上の他の１未処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占有可能な第２占有空間を画定する工程と、第１および第２占有空間が互いに重なり合った未処理打点同士を関連付ける工程とを備えればよい。このような処理工程によれば、簡単かつ確実に、使用されるスポット溶接ガン同士の干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定することが可能となる。干渉データは、生産ラインに沿って１溶接ロボットが指定される以前に準備されてもよく、各溶接ロボットに対して未処理打点を配分しながら同時進行的に準備されてもよい。
【００１２】
前記第１占有空間を画定するにあたっては、スポット溶接ガンごとに前記第１占有空間を特定する占有空間データが取得されてもよい。このようにスポット溶接ガンごとに個別に第１占有空間を特定すれば、干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを一層厳密に特定することができ、その結果、生産ラインの実状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】
前記第１および第２占有空間は、未処理打点に対して溶接チップの面直を維持しつつその面直方向に沿った軸線回りで１スポット溶接ガンを回転させる際にその１スポット溶接ガンが占有することができる可動空間域によって規定されればよい。こういった可動空間域を用いれば、簡単に第１および第２占有空間を規定することができる。ただし、溶接チップの面直には生産技術的に問題のない範囲（例えば±５度程度）の傾きが含まれてもよい。なお、可動空間域は、前記未処理打点を中心に描かれる球面に基づいて設定されてもよく、前記１スポット溶接ガンの三次元形状データに基づいて設定されてもよい。
【００１４】
以上の生産ラインの作業配分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、本発明に係る生産ラインの作業配分シミュレーション方法は、使用される作業ツール同士の干渉を引き起こす未処理作業点の組み合わせを特定する干渉データを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１作業ロボットを指定する工程と、指定された作業ロボットが所属する作業ステーションで他の作業ロボットに配分された配分済み未処理作業点を特定する工程と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理作業点との間で前記組み合わせを構成する未処理作業点以外の未配分未処理作業点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理作業点を前記指定された作業ロボットに配分する工程とを備えることができる。また、本発明に係る作業配分シミュレーション方法は、使用される作業ツール同士の干渉を引き起こす未処理作業点の組み合わせを特定する干渉データを取得する工程と、生産ラインに沿って配置される１作業ロボットを指定する工程と、指定された作業ロボットに配分された配分済み未処理作業点を特定する工程と、前記干渉データに基づき、配分済み未処理作業点との間で前記組み合わせを構成する未配分未処理作業点を抽出する工程と、抽出された未配分未処理作業点を前記１作業ロボットに配分する工程とを備えてもよい。
【００１５】
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。
【００１６】
なお、以上の生産ラインの作業配分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、本発明に係る生産ラインの作業配分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。
【００１７】
【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。
【００１８】
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生産ラインの作業配分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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１９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。
【００２１】
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ＳＣＡ、ＳＣＢ…は、後述するように、例えば本発明に係る生産ラインの作業配分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。
【００２２】
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１９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Ｔｐ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を再び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。これらの移動時間パラメータは、一般に、アーム２０を駆動するサーボモータ（図示せず）の作動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。
【００２３】
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を構築する場合を考える。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、後述される作業配分シミュレーション方法によって第１作業ステーション１３ａから順番に溶接ロボット１４に配分されていく。スポット溶接打点２３は、後述する作業配分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。
【００２４】
図６は、本発明に係る生産ラインの作業配分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。
【００２５】
このシミュレーションソフトウェアによれば、１作業ステーション当たりに許容される溶接ロボット１４の許容台数を示す許容台数データや、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Ｏａを示す作動範囲データが入力装置２７から指定されると、１生産ライン１０に必要とされる作業ステーション数ＳＴや、各作業ステーション１３ａ〜１３ｉにおける溶接ロボット１４の構成のほか、各溶接ロボット１４に装着されるスポット溶接ガン１９の種類、各スポット溶接ガン１９に配分される車体フレーム１１上のスポット溶接打点２３や打順、といった情報が出力される。
【００２６】
シミュレーションによって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３０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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ｍａ、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。
【００２９】
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１９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。
【００３０】
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。
【００３１】
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１３ａ〜１３ｉの識別子と、各作業ステーション１３ａ〜１３ｉ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。
【００３２】
占有空間データは、作業時にスポット溶接ガン１９が占有可能な占有空間を特定する。占有空間は、例えば図７に示すように、スポット溶接打点２３に対して溶接チップ１９ａの面直を維持しつつその面直方向に沿った軸線回りでスポット溶接ガン１９を回転させる際にそのスポット溶接ガン１９が占有することができる可動空間域によって規定される。こうした可動空間域は、例えば図８に示されるように、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の球面に基づいて設定されればよい。こうした可動空間域に基づく占有空間は、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可動空間域が表現されれば、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。後者の場合には、溶接チップの面直方向を示すベクトル値が占有空間データで特定されればよい。
【００３３】
その他、設備データ３２には、前述した搬送時間Ｔｔを一律的に示す搬送時間データや、タクト時間Ｔｑを一律的に示す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。
【００３４】
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、使用されるスポット溶接ガン同士の干渉を引き起こす未処理打点の組み合わせを特定する干渉データが含まれる。
【００３５】
打点データは、例えば図９および図１０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９および図１０では、説明の便宜上、座標Ｂは無視されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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スポット溶接打点２３が存在する。こういったスポット溶接打点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９および図１０に示されるように、そういったスポット溶接打点２３の処理順番を特定する。図９および図１０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。
【００３８】
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。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。
【００３９】
ガンデータは、例えば図１１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。図１１から明らかなように、１つの中分類「Ａ１」〜「Ｋ３」に対して複数の種類ＳＣＡ、ＳＣＢ…のスポット溶接ガン１９が特定されていてもよい。
【００４０】
干渉データには、例えば図１２に示されるように、各小分類「Ａ１−１」〜「Ｋ３−２」の組み合わせごとに、使用される２つのスポット溶接ガン同士で干渉が引き起こされるか否かが示される。こういった干渉データを準備するにあたっては、例えば図１３に示される処理工程が採用されればよい。この処理工程では、まずステップＭ１で、打点データに基づき１未処理打点が指定される。この指定によって、未処理打点の三次元座標値と、その面直方向を示すベクトル値とが特定される。ベクトル値は予め打点データに付加しておけばよい。ここでは、未処理打点「Ａ１−１」が指定されたものと仮定する。
【００４１】
ステップＭ２では、指定された１未処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占有可能な第１占有空間が画定される。前述の占有空間データで示される可動空間域が車体フレーム１１に投影される。例えば、未処理打点の三次元座標を中心に半径ｒの球面が描かれればよい。その結果、図１４に示されるように、車体フレーム１１上に未処理打点「Ａ１−１」に対する第１占有空間３６が描かれることができる。その他、例えばスポット溶接ガン１９の三次元形状データで可動空間域が表現されていれば、車体フレーム１１上の未処理打点の面直方向に可動空間域の面直方向が合わせ込まれればよい。ただし、占有空間の投影にあたっては、図１４から明らかなように、車体フレーム１１に干渉する可動空間域は省略されることが望ましい。
【００４２】
ステップＭ３では、指定された未処理打点以外の１未処理打点が指定される。ステップＭ４では、ステップＭ２と同様に、ステップＭ３で指定された１未処理打点を処理する際に１スポット溶接ガンが占有可能な第２占有空間が画定される。例えば未処理打点「Ａ１−２」が指定されたと仮定すると、例えば図１４に示されるように、車体フレーム１１上に未処理打点「Ａ１−２」に対する第２占有空間３７が描かれることができる。
【００４３】
ステップＭ５では、第１および第２占有空間が互いに重なり合うか否かが判断される。重なり合えば、第１および第２占有空間３６、３７が設定された２つの未処理打点「Ａ１−１」、「Ａ１−２」が互いに関連付けられる。その結果、図１２に示されるように、干渉データにその関連付けが登録される。一方で、ステップＭ３で例えば未処理打点「Ａ１−４」が指定された場合のように、第１および第２占有空間３６、３８が重なり合わなければ、２つの未処理打点「Ａ１−１」、「Ａ１−４」に関連付けは行われない。ステップＭ３〜Ｍ５が繰り返される結果、ステップＭ２で指定された未処理打点「Ａ１−１」に対して関連付けられるべき未処理打点が全て抽出されることとなる。ステップＭ２で１未処理打点を変更していけば、打点データで示される未処理打点の全ての組み合わせに対して関連付けの有無が登録されることとなる。
【００４４】
ここで、前述の第１占有空間はスポット溶接ガンの形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…ごとに設定されることが望ましい。前述したとおり、スポット溶接ガンには様々な形態のものＳＣＡ、ＳＣＢ…が存在する。図３から明らかなように、スポット溶接ガンＳＣＡ、ＳＣＢ…の形態に応じて占有空間も異なる。したがって、各未処理打点の処理に使用されるスポット溶接ガンの形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…が決定された時点で、占有空間データで示される可動空間域を設定し直し、図１３に示す処理工程をやり直せば、生産ラインの実状に則した信頼性の高い干渉データを提供することができる。このように各未処理打点の処理に使用されるスポット溶接ガンの形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…が決定されるまで、干渉データには、全ての形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…に共通に第１占有空間が事前に登録されていればよい。
【００４５】
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。
【００４６】
作動範囲データは、例えば、アーム基点２１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。
【００４７】
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、作業配分シミュレーション方法の計算処理の負担は軽減される。
【００４８】
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。
【００４９】
次に本発明に係る作業配分シミュレーション方法を詳述する。図１５に示されるように、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２４のコンピュータ本体２６は、ステップＳ１で設備データ３２を取得し、続いてステップＳ２でワークデータ３３を取得する。
【００５０】
ステップＳ３で、コンピュータ本体２６は、作業者に変数条件の入力を促す。入力を促された作業者は、入力装置２７を用いて、１作業ステーション当たりに許容される溶接ロボット１４の許容台数や、各溶接ロボット１４に装着されるスポット溶接ガン１９の作動範囲を指定する。指定された許容台数は許容台数データとして取り込まれる。許容台数は例えば１以上の整数Ｎで表現されればよい。作動範囲データは、前述したオフラインティーチデータ３４から取り込まれる。作業者が溶接ロボット１４の種類を指定すると、指定された種類の溶接ロボット１４に関するアーム基点２１の三次元座標値やアーム２０のリーチの大きさが特定されるのである。
【００５１】
いま、許容台数データ＝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Ｓ４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Ｓ５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。
【００５２】
第１作業ステーションが指定されると、ステップＳ６で、溶接ロボット数ＲＢの初期値＝１が記憶される。ステップＳ７では、記憶された溶接ロボット数ＲＢの値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１６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。
【００５３】
第１溶接ロボットが指定されると、ステップＳ８で、その第１溶接ロボットに未処理打点が配分される。この打点配分の検討工程の詳細は後述される。配分された未処理打点は、図１７に示されるように、小分類「Ａ１−１」〜「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。打点データ上では、割り振られた未処理打点は消去される。続いてステップＳ９で、割り振られた未処理打点は配分済み未処理打点として記憶される。
【００５４】
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Ｓ１０で溶接ロボット数ＲＢが計数される。ステップＳ１１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＝３と比較される。溶接ロボット数ＲＢが許容台数＝３を超えないので、ステップＳ７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「１２」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。第２溶接ロボットが指定されると、ステップＳ７〜Ｓ１１の処理が実施される。
【００５５】
ステップＳ７〜Ｓ１１の処理は、ステップＳ１０で計数される溶接ロボット数ＲＢが許容台数＝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＝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。
【００５６】
ステップＳ１０で計数された溶接ロボット数ＲＢが許容台数を超えると、ステップＳ１２で作業ステーション数ＳＴが計数される。続いてステップＳ１３で、１作業ステーションに対して記憶されていた配分済み未処理打点がリセットされる。このリセットによって、新たな作業ステーションに対して配分済み未処理打点は存在しないこととなる。その後、ステップＳ１４で、打点データ内に未処理打点が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Ｓ５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。
【００５７】
第２作業ステーションが指定されると、ステップＳ６、Ｓ７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Ｓ７〜Ｓ１１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。
【００５８】
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Ｓ５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Ｓ６〜Ｓ１４の処理が実施される。
【００５９】
こうしてステップＳ５〜Ｓ１４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Ｓ１４で検出され、ステップＳ１５で打点配置結果データ４１が出力される。
【００６０】
なお、第２作業ステーション以降では、ステップＳ１１で溶接ロボット数ＲＢが許容台数を超えるまでに、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。
【００６１】
次に、図１５のステップＳ８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１９に示されるように、ステップＰ１で、図１５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。
【００６２】
ステップＰ２では、図１５のステップＳ９で記憶された配分済み未処理打点が特定される。配分済み未処理打点が特定されると、干渉データに基づき、配分済み未処理打点との間で関連付けされた未処理打点以外の未処理打点群が抽出される。抽出された未処理打点群に、ステップＰ１で特定された打順の未処理打点が存在すれば、その未処理打点が呼び出される。抽出された未処理打点群に、ステップＰ１で特定された打順の未処理打点が含まれない場合には、抽出された未処理打点群の中から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。
【００６３】
配分済み未処理打点と、この配分済み未処理打点との間で関連付けされた未処理打点とが同時に処理されようとすると、使用される２スポット溶接ガン同士で干渉が引き起こされる。その一方で、配分済み未処理打点との間で関連付けされていない未処理打点が配分済み未処理打点と同時に処理されても、使用される２スポット溶接ガン同士で干渉は生じない。したがって、抽出された未処理打点群の中から呼び出された未処理打点が指定された溶接ロボット１４に配分されると、その未処理打点が配分済み未処理打点と同時に処理される場合でも、指定された溶接ロボット１４に装着されたスポット溶接ガン１９は、同一作業ステーション内で他の溶接ロボット１４に装着されたスポット溶接ガン１９に干渉することはない。
【００６４】
ステップＰ３では、呼び出された未処理打点群の中から、図１５のステップＳ７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１１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。第１未処理打点の抽出工程の詳細は後述される。
【００６５】
第１未処理打点が抽出されると、ステップＰ４で、図１５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。
【００６６】
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。
【００６７】
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ＣＣには、例えば図５に示されるように、三次元座標軸ＴＢＨ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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ＰＰ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。
【００７０】
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、ＴＯが初期化される。
【００７１】
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１５のステップＳ３で指定された作動範囲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。
【００７２】
作動範囲Ｏａが画定されると、ステップＵ３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。
【００７３】
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、干渉データ上で第１未処理打点との間に関連付けされている未処理打点が優先的に選択されることが望ましい。そういった未処理打点が抽出されなければ、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。
【００７４】
一般に、使用されるスポット溶接ガン同士が干渉を引き起こすということは、２つの未処理打点同士が十分に接近していることを意味する。こうした２つの未処理打点が２つの溶接ロボットに別々に配分されると、それらの未処理打点を同時に処理するスポット溶接ガン同士は干渉してしまう。その一方、そういった２つの未処理打点が１溶接ロボット１４に対して配分されれば、２つの未処理打点同士が十分に接近していることから、その溶接ロボット１４に装着されたスポット溶接ガン１９の移動時間が節約され、最大作業時間内でできる限り数多くの未処理打点をそのスポット溶接ガン１９に処理させることが可能となる。
【００７５】
しかも、例えば図１４から明らかなように、１溶接ロボット１４に対して十分に接近した未処理打点「Ａ１−１」「Ａ１−２」同士が配分されれば、各未処理打点「Ａ１−１」「Ａ１−２」に設定されるスポット溶接ガン１９の占有空間３６、３７が互いに重なり合う。その結果、１溶接ロボット１４当たりの総占有空間は縮小され、したがって、その１溶接ロボット１４が所属する作業ステーションで他の溶接ロボット１４に配分される未処理打点の候補を増加させることができるのである。その一方で、干渉データ上で関連付けされていない未処理打点「Ａ１−１」「Ａ１−４」が配分されてしまうと、図１４から明らかなように、１溶接ロボット１４当たりの総占有空間は広がってしまい、同一作業ステーション内で他の溶接ロボット１４に配分される未処理打点の候補は減少する確率が高くなってしまう。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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４７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２７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。
【００７９】
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。
【００８０】
移動時間Ｔ１が取得されると、ステップＵ８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。
【００８１】
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１４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。
【００８２】
算出された処理時間ＴＯは、ステップＵ１０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１４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。
【００８３】
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、配分済みの第２未処理打点４８に対して干渉データ上で関連付けされた未処理打点が選択される。そういった未処理打点が抽出されなければ、第２未処理打点４８に対して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１５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４７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４７、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５０、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）。
【００８４】
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４１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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
算出された処理時間ＴＯは、ステップＵ１０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１５の後工程に引き渡される。
【００８８】
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１５の後工程に引き渡されることとなる。
【００８９】
以上の実施形態に加え、本発明に係る生産ラインの作業配分シミュレーション方法は、既存の増し打ちラインのように配置が決定された溶接ロボットに対して車体フレーム１１上のスポット溶接打点２３を配分する際にも用いられることができる。この場合には、設備データ３２内の三次元ＣＡＤデータで、各溶接ロボット１４の配置や各溶接ロボット１４に装着されたスポット溶接ガンの形態ＳＣＡ、ＳＣＢ…が特定されればよい。未処理打点の配分にあたっては、増し打ちライン１３の上流側から順番に１溶接ロボット１４が指定されればよい。１溶接ロボット１４が指定されると、溶接ロボット１４の配置に基づき車体フレーム１１上に各スポット溶接ガン１９の作動範囲Ｏａが描かれることとなる。
【００９０】
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。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、生産ラインの作業配分シミュレーション方法において、スポット溶接ガンを始めとする作業ツール同士の干渉を考慮しながら効率的に一連の作業を配分することが可能となる。
【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】本発明に係る生産ラインの作業配分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】占有空間の特定方法を示す図である。
【図８】可動空間域の表現方法を示す図である。
【図９】打点データの構造を示す図である。
【図１０】打点データの構造を示す図である。
【図１１】ガンデータの構造を示す図である。
【図１２】干渉データの構造を示す図である。
【図１３】干渉データを準備する処理工程を示すフローチャートである。
【図１４】未処理打点の関連付けを示す図である。
【図１５】本発明に係る生産ラインの作業配分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１６】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１７】打順欄に対する打順の登録を示す図である。
【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。
【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、１９ａ溶接チップ、２３スポット溶接打点、３０オフラインティーチシステム、３１コントローラ、３２作業時間データを含む設備データ、３３干渉データを含むワークデータ、３６第１占有空間、３７，３８第２占有空間。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a production line work distribution simulation method capable of virtually distributing a series of work to work tools such as spot welding guns arranged along one production line.
[0002]
[Prior art]
In an “additional line” known in the field of automobile manufacturing, spot welding is performed on a frame of an assembled body frame. This spot welding reinforces the joining strength of the components constituting the vehicle body frame. For each spot welding gun arranged along the line, a spot welding point on the vehicle body frame to be processed is allocated in advance. As the body frame passes through the overstrike line, each of the spot welding guns processes the assigned spot weld points, resulting in a finished body frame. Until now, the distribution of spot welding points on the body frame to each spot welding gun has had to rely on the empirical rules and intuitions of skilled workers.
[0003]
In recent years, computer simulation has been useful in various fields. According to the computer simulation, it is possible to carry out virtually corresponding processing or work in a computer instead of real processing or work, and as a result, such processing or work is performed in advance of real processing or work. Can be analyzed. If the above-mentioned distribution of spot welding operations can be realized by such computer simulation, it must be useful for efficient distribution of spot welding operations.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, at one work station of the additional line, a plurality of spot welding guns can process spot welding points at the same time. If the spot welding points to be processed at the same time are close to each other, the spot welding guns will collide with each other and the spot welding points cannot be processed. In other words, in the vicinity of the spot welding point processed by one spot welding gun, no other spot welding gun can process the spot welding point.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a work line simulation method for efficiently allocating a series of works while considering interference between work tools including a spot welding gun. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first invention, a step of acquiring interference data for specifying a combination of unprocessed spots causing interference between used spot welding guns, and a step of obtaining interference data which are arranged along a production line (1) a step of designating a welding robot, a step of specifying a distributed unprocessed spot distributed to another welding robot at a work station to which the designated welding robot belongs, and a distributed unprocessed spot based on the interference data And extracting an undistributed unprocessed dot other than the unprocessed dot constituting the combination, and distributing the extracted undistributed unprocessed dot to the designated welding robot. And a method of simulating the work distribution of the production line.
[0007]
For example, at one work station of the production line, if the unprocessed dots forming the combination between the allocated unprocessed dots and the allocated unprocessed dots on the interference data are to be processed simultaneously, Interference occurs between spot welding guns. On the other hand, even if unprocessed dots other than the unprocessed dots forming a combination between the unprocessed dots and the allocated unprocessed dots on the interference data are processed at the same time as the unprocessed distributed dots, the two spot welding guns to be used can be used. No interference occurs. Therefore, if the extracted undistributed unprocessed spots are distributed to the specified welding robots, even if the undistributed unprocessed spots are processed simultaneously with the distributed unprocessed spots, the unassigned unprocessed spots are attached to the designated welding robot. The spot welding gun does not interfere with the spot welding gun mounted on another welding robot. As a result, according to such a work distribution simulation method, it is possible to distribute the unprocessed spots on the workpiece to each welding robot while avoiding interference between spot welding guns.
[0008]
According to the second invention, a step of acquiring interference data for specifying a combination of unprocessed spots causing interference between used spot welding guns, and designating one welding robot arranged along the production line. Extracting the unprocessed spots that constitute the combination between the allocated unprocessed spots and the allocated unprocessed spots based on the interference data. And a step of distributing the extracted undistributed unprocessed spots to the one welding robot.
[0009]
Generally, interference between the used spot welding guns means that the two green strike points are sufficiently close together. If these two unprocessed spots are separately allocated to the two welding robots, the spot welding guns that simultaneously process the unprocessed spots will interfere with each other. On the other hand, if such two unprocessed spots are distributed to one welding robot, the travel time of the spot welding gun mounted on the welding robot is determined because the two unprocessed spots are sufficiently close to each other. And the spot welding gun can process as many unprocessed spots as possible within a limited working time. As a result, according to such a work distribution simulation method, it is possible to efficiently distribute unprocessed spots on a work to each welding robot.
[0010]
Moreover, if the unprocessed spots that are sufficiently close to one welding robot are distributed in this way, the occupied spaces of the spot welding guns set at each unprocessed spot overlap each other. As a result, the total occupied space per welding robot is reduced, so that the number of candidates for unprocessed spots distributed to other welding robots at the work station to which the welding robot belongs can be increased.
[0011]
In preparing the interference data, the method of simulating the work distribution of the production line includes a step of defining a first occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing one unprocessed spot on the work; Defining a second occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing another unprocessed spot; and associating unprocessed spots where the first and second occupied spaces overlap each other. Just do it. According to such a processing step, it is possible to easily and reliably specify a combination of unprocessed spots causing interference between used spot welding guns. The interference data may be prepared before one welding robot is designated along the production line, or may be prepared simultaneously while allocating unprocessed spots to each welding robot.
[0012]
In defining the first occupied space, occupied space data specifying the first occupied space may be acquired for each spot welding gun. When the first occupied space is individually specified for each spot welding gun in this manner, the combination of unprocessed spots causing interference can be more strictly specified, and as a result, reliability in accordance with the actual conditions of the production line can be determined. High simulation results can be provided.
[0013]
The first and second occupied spaces are formed by rotating the one spot welding gun when rotating the one spot welding gun around an axis along the direction perpendicular to the unprocessed spot while maintaining the face of the welding tip in the plane. What is necessary is just to define by the movable space area which can be occupied. By using such a movable space area, the first and second occupied spaces can be easily defined. However, the inclination of the welding tip may be included in a range that does not cause a problem in production technology (for example, about ± 5 degrees). The movable space area may be set based on a spherical surface drawn around the unprocessed hit point, or may be set based on three-dimensional shape data of the one spot welding gun.
[0014]
The above-described method of simulating the work distribution of a production line can be applied not only to the production line in which the welding robot is arranged as described above, but also to a wide range of general production lines. In other words, the production line work distribution simulation method according to the present invention includes a step of acquiring interference data that specifies a combination of unprocessed work points that cause interference between used work tools, and is arranged along the production line. (1) a step of designating a work robot; a step of specifying a work point that has been allocated to another work robot at a work station to which the specified work robot belongs; and a work step that has been allocated and processed based on the interference data. Extracting unallocated unprocessed work points other than the unprocessed work points constituting the combination with the work points, and allocating the extracted unallocated unprocessed work points to the specified work robot; Can be provided. In addition, a work distribution simulation method according to the present invention includes a step of acquiring interference data for specifying a combination of unprocessed work points causing interference between work tools to be used, and a method of performing one work robot arranged along a production line. Specifying the allocated unprocessed work points allocated to the specified work robot; and, based on the interference data, configuring the unallocated unprocessed work points with the allocated unprocessed work points. The method may include a step of extracting unprocessed work points and a step of allocating the extracted unallocated unprocessed work points to the one work robot.
[0015]
Here, the working tool may be a joining tool that joins at least two members together, and such joining may include at least one of welding, bolting, and riveting. However, it is not limited to these uses.
[0016]
The above-described method of simulating the work distribution of the production line can be implemented by software processing using a computer. In addition, the software for executing the method of simulating the work distribution of the production line according to the present invention is stored and distributed on a portable recording medium such as a floppy disk (FD), a compact disk (CD), or a digital video disk (DVD). be able to.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a specific example of a production line for manufacturing a body frame of an automobile. The production line 10 is assembled, for example, by joining the components constituting the vehicle body frame 11 with a small number of spot welding spots, increasing the assembly line 12 for assembling the frame of the body frame 11, and increasing the spot welding spots. A so-called “addition line” 13 for improving the joint strength of the skeleton is provided. For example, nine additional work stations 13a to 13i are set in the additional line 13 from the entrance to the exit. A plurality of welding robots 14 are arranged in each of the work stations 13a to 13i. As will be described later, such an arrangement of the welding robot 14 can be determined by, for example, a production line work distribution simulation method according to the present invention. The number ST of work stations per production line is determined according to the determined arrangement of the welding robots 14.
[0019]
The production line 10 is provided with a line transfer device 16 that passes through all the work stations 13a to 13i. The line transfer device 16 includes a plurality of carts 17 that move intermittently synchronously along the production line 10. Each carriage 17 moves from, for example, each of the work stations 13a to 13i to the next work station at a predetermined transfer time Tt. In the work stations 13a to 13i, the trolley 17 stops at the position of the predetermined tact time Tq. During this stop, the spot welding gun mounted on each welding robot 14 performs an operation. The body frame 11 mounted on the bogie 17, that is, the work, is transported from the reserve position Ps to the final position Pf while repeating their movement and stop, and is completed into the complete body frame 11. The transfer time Tt is generally defined by the transfer speed of the line transfer device 16 that moves the carriage 17.
[0020]
For example, as shown in FIG. 2, each welding robot 14 includes, for example, one arm 20 to which a spot welding gun 19 is attached at the tip. The movement of the spot welding gun 19 is defined by the forward / backward movement Ma, the swing movement Mb, and the rotation movement Mc of the arm 20 with respect to the arm base point 21. The outermost edge of the movement range of the spot welding gun 19 defines the operating range Oa based on the reach of the welding robot 14. However, the arm 20 of the welding robot 14 may have one or more joints.
[0021]
As the spot welding gun 19, for example, as shown in FIG. 3, various types of SCA, SCB,... Exist. The type of spot welding gun 19 used for each spot welding point differs depending on various factors including the position and direction of the spot welding point on the body frame 11 and the joining strength of the spot to be spot-welded. The forms SCA, SCB,... Of the spot welding guns 19 mounted on the respective welding robots 14 can be determined by, for example, a production line work distribution simulation method according to the present invention, as described later.
[0022]
Each welding robot 14 must complete all operations within the takt time Tq. The work time required for the work of each welding robot 14 is, for example, as shown in FIG. 4, a forward time Tf used when approaching the spot welding gun 19 to the first hit point, and a spot time from the last hit point. In addition to the retreat time Tb used to separate the welding gun 19, the two-point moving time Tp and the attitude change time Tc used to move the spot welding gun 19 between a pair of hit points. Can be identified. For example, when the spot welding gun 19 can be linearly moved between a pair of consecutive hit points arranged on the same plane, the short pitch moving time Tp is applied to the moving time between two points. In moving the spot welding gun 19 between a pair of hit points, the spot welding gun 19 cannot be moved linearly between the pair of hit points, and once the spot welding gun is processed from the body frame 11 after processing one of the hit points. When the spot welding gun 19 needs to be retracted and the spot welding gun 19 needs to be advanced again toward the other hit point, the movement time between two points is specified by the posture change time Tc. These travel time parameters are generally defined by the operating speed of a servomotor (not shown) that drives the arm 20. At the same time, the working time can include parameters such as a welding time Tw and a gun opening / closing time Tg, which are calculated by a total of an energizing time, a holding time, and an I / F (interface) time for the spot welding gun 19.
[0023]
Now, let us consider a case where a new overstrike line 13 is newly constructed to manufacture the body frame 11 shown in FIG. 5, for example. A plurality of spot welding points 23 are set on the body frame 11 in consideration of the joining strength between the constituent members. Each spot welding point 23 is sequentially distributed to the welding robot 14 from the first work station 13a by a work distribution simulation method described later. The spot welding points 23 are grouped in order to simplify the calculation process of the work distribution simulation method described later.
[0024]
FIG. 6 shows a CAD / CAM (Computer Aided Design Manufacturing) system 24 that implements the production line work distribution simulation method according to the present invention. The CAD / CAM system 24 includes a computer main body 26 that fetches simulation software from a portable recording medium 25 such as a CD (compact disk) or FD (floppy disk) and executes the fetched simulation software. In executing the simulation software, the computer main body 26 receives necessary information from an input device 27 such as a keyboard and a mouse, and a database constructed by, for example, a disk array device 28. The result of the simulation is presented to the operator through an output device 29 such as a display device or a printer device.
[0025]
According to the simulation software, allowable number data indicating the allowable number of welding robots 14 per work station and operating range data indicating the operating range Oa of the spot welding gun 19 mounted on each welding robot 14 are obtained. When designated from the input device 27, the number ST of work stations required for one production line 10, the configuration of the welding robot 14 in each of the work stations 13a to 13i, and a spot welding gun mounted on each welding robot 14 Information such as 19 types, spot welding points 23 on the vehicle body frame 11 distributed to the respective spot welding guns 19, and a hitting order are output.
[0026]
The distribution results and the order of the spot welding points 23 obtained by the simulation can be transferred to an offline teach system 30 connected to the computer main body 26. According to the off-line teach system 30, the movement route of the spot welding gun 19 can be determined for each welding robot 14 based on the received distribution result and the hit order.
[0027]
In determining such a movement path, the spot welding gun 19 mounted on the welding robot 14 is actually moved by the operator's hand. The operator may move the spot welding gun 19 so as to connect the spot welding points 23 one after another according to the received hitting order. The controller 31 specifies and stores the forward / backward movement Ma, the swing movement Mb, and the rotation movement Mc of the arm 20 required for the movement.
[0028]
The learning of the moving path, that is, the offline teaching, is performed while confirming the positional relationship between the welding robot 14 and the body frame 11 as in the case where the welding robot 14 is actually arranged along the production line 10, for example. . When the production line 10 is actually operated, the controller 31 activates the welding robot 14 according to the stored reciprocating movement Ma, the swinging movement Mb, and the rotating movement Mc of the arm 20, and the spot welding gun 19 according to the moving path set by the operator. To move.
[0029]
When the travel route is determined by the offline teach system 30 in this way, based on the determined actual travel route, specifically, the forward time Tf, the retreat time Tb, the short pitch travel time Tp, and the posture change time Tc described above. Thus, the moving time of the spot welding gun 19 can be accurately obtained. The determined travel time can be fed back to the database as described below.
[0030]
The simulation result may include a virtual movement path that links the spot welding points 23 one after another according to the specified hitting order. By using such a virtual movement path, the operator can confirm the movement of the spot welding gun 19 to the operator's eyes before the operator makes the controller 31 memorize the movement of the spot welding gun 19. The operator can set a new optimal travel route based on the confirmed travel route and add his own empirical rules. As a result, the burden on the worker during offline teaching is reduced.
[0031]
Next, the structure of the database required for executing the simulation software will be described in detail. As shown in FIG. 6, the database is largely divided into equipment data 32, work data 33, and offline teach data. The equipment data 32 includes three-dimensional CAD data of equipment attached to the additional line 13 and occupied space data indicating an occupied space unique to each form of the spot welding gun 19. By using the three-dimensional CAD data of the equipment, the arrangement of the welding robot 14 along the additional line 13 determined by the simulation can be specified. The arrangement of the welding robot 14 is specified by, for example, the identifiers of the work stations 13a to 13i to which the welding robot 14 belongs and the three-dimensional coordinate values based on the three-dimensional coordinate axes virtually set in each of the work stations 13a to 13i. Just do it.
[0032]
The occupied space data specifies an occupied space that can be occupied by the spot welding gun 19 during work. The occupied space is, for example, as shown in FIG. 7, when the spot welding gun 19 is rotated around an axis along the direction perpendicular to the spot welding point 23 while maintaining the surface of the welding tip 19a perpendicular to the spot welding point 23. It is defined by the movable space area that the welding gun 19 can occupy. For example, as shown in FIG. 8, such a movable space area may be set based on a spherical surface having a specified radius r which is drawn around the spot welding point 23 and completely surrounds the spot welding gun 19. The occupied space based on such a movable space area can be easily specified by the three-dimensional coordinates of the spot welding point 23 and the size of the radius r. On the other hand, if the movable space area is expressed using the three-dimensional shape data indicating the shape of the spot welding gun 19, it is possible to specify a highly accurate occupied space in accordance with the actual occupied space of the spot welding gun 19. it can. In the latter case, a vector value indicating the direction perpendicular to the plane of the welding tip may be specified by the occupied space data.
[0033]
In addition, the equipment data 32 includes the above-described transfer time data uniformly indicating the transfer time Tt and the tact time data uniformly indicating the tact time Tq. The maximum operation time per operation station, that is, the maximum operation time of each welding robot 14 is specified by the tact time data, that is, the operation time data.
[0034]
The work data 33 includes, for example, hitting data indicating the positions of all unprocessed hitting points on the work, that is, the unprocessed hitting points indicated by the hitting point data, and a hitting order necessarily determined by the characteristics of the body frame 11 for each unprocessed hitting point indicated by the hitting data. The hitting data that specifies the spot order, the gun data that specifies the spot welding guns that can be used for each unprocessed spot indicated by the spot data, and the interference data that specifies the combination of unprocessed spots that cause interference between the spot welding guns used are included.
[0035]
The hit point data specifies the position of each spot welding hit point 23 by three-dimensional coordinates (T, B, H) as shown in FIGS. 9 and 10, for example. The coordinates T define, for example, the vehicle longitudinal direction position with reference to the reference point CC. The coordinates B define a position in the vehicle body width direction, that is, a position in the depth direction with reference to the reference point CC. The coordinates H define the position in the height direction of the vehicle body with reference to the reference point CC. Such hit point data may be calculated based on, for example, three-dimensional design data of the vehicle body frame 11 taken into the CAD / CAM system 24. 9 and 10, coordinate B is ignored for convenience of explanation.
[0036]
As apparent from FIG. 5 together, in the hit point data, the unprocessed hit points are roughly classified for each part of the vehicle body frame 11 by the large classifications “A” to “K”. Each of the large classifications “A” to “K” is subdivided into middle classifications “A1” to “K3” indicating unprocessed spot groups that can be continuously processed by the same spot welding gun 19. This subdivision may be performed based on the approach direction of the spot welding gun 19 and the posture at the time of opening and closing the gun. In the small classifications “A1-1” to “K3-2”, unprocessed dot groups are grouped with five dots as a guide to clarify the dot positions. The hit point data indicates the number of hit points of the unprocessed hit points and the three-dimensional coordinate value of the center position for each of the small categories “A1-1” to “K3-2”. However, it is not always necessary that the unprocessed dots are grouped as described above, and all unprocessed dots may be individually handled independently.
[0037]
Further, in the vehicle body frame 11, there are spot welding points 23 which are covered by arbitrary constituent members. These spot welding points 23 must be processed before such components are mounted on the body frame 11. The hitting order data specifies the processing order of such spot welding hitting points 23, for example, as shown in FIG. 9 and FIG. In FIG. 9 and FIG. 10, orders such as “1”, “2”, and “3” are displayed for the points that require ordering, and “−1” is displayed for the points that can be processed regardless of the order.
[0038]
Welding time data (not shown) indicating the welding time Tw required for each unprocessed hitting point is further added to the hitting point data. For the welding time data, the welding time Tw may be specified in common for unprocessed spots belonging to each of the small categories “A1-1” to “K3-2”.
[0039]
The gun data specifies the types SCA, SCB,... Of spot welding guns that can be used for each of the middle classes “A1” to “K3” as shown in FIG. Due to various factors such as the position and orientation of the spot welding spots 23 on the body frame 11 and the joining strength of the spot welding spots 23, the type of the spot welding gun 19 to be used for processing each spot welding spot 23 is as follows. different. As is clear from FIG. 11, a plurality of types of spot welding guns 19 of SCA, SCB... May be specified for one of the middle classes “A1” to “K3”.
[0040]
The interference data includes, for example, as shown in FIG. 12, whether or not interference occurs between two spot welding guns used for each combination of each of the small categories “A1-1” to “K3-2”. Is shown. In preparing such interference data, for example, the processing steps shown in FIG. 13 may be employed. In this processing step, first, at step M1, one unprocessed dot is designated based on the dot data. With this designation, the three-dimensional coordinate value of the unprocessed dot and the vector value indicating the direction perpendicular to the plane are specified. The vector value may be added to the hit point data in advance. Here, it is assumed that the unprocessed dot “A1-1” has been designated.
[0041]
In step M2, a first occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing the designated one unprocessed spot is defined. The movable space area indicated by the occupied space data is projected on the vehicle body frame 11. For example, a spherical surface having a radius r around the three-dimensional coordinates of the unprocessed hit point may be drawn. As a result, as shown in FIG. 14, the first occupied space 36 for the unprocessed spot “A1-1” can be drawn on the body frame 11. In addition, for example, if the movable space area is expressed by the three-dimensional shape data of the spot welding gun 19, the plane direction of the movable space area may be aligned with the plane direction of the unprocessed hit point on the body frame 11. However, when projecting the occupied space, it is desirable that the movable space area that interferes with the vehicle body frame 11 be omitted, as is apparent from FIG.
[0042]
In step M3, one unprocessed dot other than the specified unprocessed dot is specified. In step M4, as in step M2, a second occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing one unprocessed spot specified in step M3 is defined. For example, assuming that the unprocessed dot "A1-2" has been designated, a second occupied space 37 for the unprocessed dot "A1-2" can be drawn on the body frame 11, for example, as shown in FIG. .
[0043]
In Step M5, it is determined whether the first and second occupied spaces overlap each other. If they overlap, the two unprocessed spots “A1-1” and “A1-2” in which the first and second occupied spaces 36 and 37 are set are associated with each other. As a result, as shown in FIG. 12, the association is registered in the interference data. On the other hand, if the first and second occupied spaces 36 and 38 do not overlap, as in the case where the unprocessed spot "A1-4" is specified in step M3, for example, the two unprocessed spots "A1-1". , “A1-4”. As a result of repeating steps M3 to M5, all unprocessed dots to be associated with the unprocessed dot "A1-1" specified in step M2 are extracted. If one unprocessed dot is changed in step M2, the presence or absence of association is registered for all combinations of unprocessed dots indicated by the dot data.
[0044]
Here, the first occupied space is desirably set for each of the forms SCA, SCB,... Of the spot welding gun. As described above, spot welding guns include various forms of SCA, SCB, and so on. As is clear from FIG. 3, the occupied space differs depending on the form of the spot welding guns SCA, SCB. Therefore, when the form SCA, SCB... Of the spot welding gun used for processing each unprocessed spot is determined, the movable space area indicated by the occupied space data is reset, and the processing steps shown in FIG. Thus, it is possible to provide highly reliable interference data according to the actual condition of the production line. Until the form SCA, SCB... Of the spot welding gun used for processing each unprocessed spot is determined, the interference data includes the first occupied space common to all forms SCA, SCB. It only needs to be registered.
[0045]
The offline teach data 34 includes, for each combination of one welding robot 14 and one spot welding gun 19, operating range data indicating the operating range Oa of the spot welding gun 19 and guns indicating the gun opening / closing time Tg of the spot welding gun 19. In addition to the opening / closing time data, moving time data indicating the moving time of the spot welding gun 19 is included.
[0046]
The operating range data specifies, for example, the operating range Oa by three-dimensional coordinate values based on three-dimensional coordinate axes unique to each welding robot 14 whose origin is set at the arm base point 21. The operating range Oa may be defined, for example, by a spherical surface which is drawn around the arm base point 21 and whose radius is the reach of the arm 20. Such an operation range Oa can be easily specified by the three-dimensional coordinates of the arm base point 21 and the size of the reach of the arm 20. On the other hand, if such an operating range Oa is expressed by a three-dimensional kinematics solution in consideration of the operating range of each joint of the welding robot 14, the exact operating range Oa according to the actual operating range of the spot welding gun 19 is specified. can do.
[0047]
The moving time data includes forward time data indicating the forward time Tf, retreat time data indicating the retreat time Tb, short pitch moving time data indicating the short pitch moving time Tp, and posture change time data indicating the posture change time Tc. It is. The forward time data and the backward time data can specify the forward time Tf and the backward time Tb common to all unprocessed hit points. The short pitch movement time data and the posture change time data can specify the short pitch movement time Tp and the posture change time Tc in common for all combinations of a pair of unprocessed hit points. If such travel time data is used, the load of calculation processing in the work distribution simulation method is reduced.
[0048]
On the other hand, the forward time data and the backward time data can individually specify the forward time Tf and the backward time Tb for each unprocessed hit point, and the short pitch movement time data and the posture change time data are a pair of data. The movement time between two points, that is, the short pitch movement time Tp and the posture change time Tc can be individually specified for every combination of unprocessed hit points. Such movement time data may be individually estimated based on acceleration / deceleration of each joint, for example, for each welding robot 14. In addition, the short pitch movement time data may be set in proportion to the distance between the spot welding points 23, and the posture change time data may be set in proportion to the angle deviation of the approach direction with respect to the two spot welding points 23. Good. Moreover, these movement time data can be replaced with the forward time Tf, the retreat time Tb, the short pitch movement time Tp, and the posture change time Tc obtained by the offline teach system 30 as described above. The use of such travel time data can enhance the reliability of the simulation result.
[0049]
Next, the work distribution simulation method according to the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 15, the computer main body 26 of the CAD / CAM system 24 acquires the equipment data 32 in step S1, and subsequently acquires the work data 33 in step S2.
[0050]
In step S3, the computer main body 26 prompts the operator to input a variable condition. The operator who is prompted for the input uses the input device 27 to specify the allowable number of the welding robots 14 per work station and the operating range of the spot welding gun 19 attached to each welding robot 14. . The specified allowable number is taken in as allowable number data. The permissible number may be represented by, for example, an integer N of 1 or more. The operation range data is taken from the offline teach data 34 described above. When the operator specifies the type of the welding robot 14, the three-dimensional coordinate value of the arm base point 21 and the reach of the arm 20 for the specified type of the welding robot 14 are specified.
[0051]
Now, consider a case where the allowable number data = 3 is input. In step S4, the computer main body 26 stores the initial value of the work station number ST = 1. In step S5, one work station is designated according to the stored value ST of work stations. By this designation, first, the first work station is designated.
[0052]
When the first work station is designated, the initial value = 1 of the number RB of welding robots is stored in step S6. In step S7, one welding robot is designated in the work station in accordance with the value of the stored number of welding robots RB. By this designation, the first welding robot in the first work station is designated. At this point, for example, as shown in FIG. 16, “11” indicating the first welding robot of the first work station is registered in the welding robot designation field 42 of the hit point arrangement result data 41.
[0053]
When the first welding robot is designated, unprocessed spots are allocated to the first welding robot in step S8. The details of the process of examining the distribution of hit points will be described later. The allocated unprocessed hit points are registered in the hit order column 44 of the hit point arrangement result data 41 in units of small classifications “A1-1” to “K3-2”, as shown in FIG. The batting order is specified by the registered numerical value. The numerical value in parentheses indicates the number of hit points included in each minor classification. On the hit point data, the assigned unprocessed hit points are deleted. Subsequently, in step S9, the allocated unprocessed points are stored as distributed unprocessed points.
[0054]
When the assignment of the unprocessed spots to the first welding robot is registered, the number RB of welding robots is counted in step S10. In step S11, the counted number of welding robots RB is compared with the permissible number = 3 indicated by the permissible number data. Since the number of welding robots RB does not exceed the allowable number = 3, the process returns to step S7, and a second welding robot is newly specified based on the value of the number of welding robots RB. By this designation, as shown in FIG. 18, “12” indicating the second welding robot in the first work station is registered in the welding robot designation column 42 of the hit point arrangement result data 41. When the second welding robot is designated, the processing of steps S7 to S11 is performed.
[0055]
The processes in steps S7 to S11 are repeated until the number RB of welding robots counted in step S10 exceeds the allowable number = 3. When the number RB of the welding robots exceeds the allowable number = 3, the allocation of the unprocessed spots to the three welding robots “11”, “12”, and “13” in the first work station is completed.
[0056]
If the number RB of welding robots counted in step S10 exceeds the allowable number, the number ST of work stations is counted in step S12. Subsequently, in step S13, the distributed unprocessed points stored for one work station are reset. As a result of this reset, there is no unprocessed hit point allocated to the new work station. Thereafter, in step S14, it is determined whether or not an unprocessed hitting point remains in the hitting point data. If unprocessed dots remain, the process returns to step S5, and a new work station is designated based on the value of the work station number ST. By this designation, the second work station is designated.
[0057]
When the second work station is designated, "21" indicating the first welding robot in the second work station is registered in the welding robot designation column 42 of the hit point arrangement result data 41 in steps S6 and S7. As a result of the processing of steps S7 to S11 being repeated for the second work station, the unprocessed dots assigned to the three welding robots "21", "22", and "23" in the second work station are placed in the dot arrangement. It is registered in the result data 41.
[0058]
When the registration of the unprocessed spots for the second work station is completed, the process returns to step S5, and a new work station is designated. By this designation, the third work station is designated. As a result, the processing of steps S6 to S14 is performed on the third work station.
[0059]
Thus, the processing of steps S5 to S14 is repeated, and all the unprocessed hit points on the vehicle body frame 11 are registered in the hit point arrangement result data 41. As a result, it is detected in step S14 that there is no unprocessed hit point to be allocated, and the hit point arrangement result data 41 is output in step S15.
[0060]
From the second work station on, the welding robots to which no unprocessed spots are allocated at all until the number RB of the welding robots exceeds the permissible number in step S11 despite the unprocessed spots remaining due to interference or the like. 14 may be present. The remaining unprocessed spots are carried over to the welding robot at the next work station. In this case, the designation of the welding robot entered in the welding robot designation field 42 may be deleted.
[0061]
Next, the process of examining the distribution of hit points in step S8 in FIG. In this step, as shown in FIG. 19, for example, in step P1, the hitting order of each unprocessed hitting point is searched based on the hitting order data acquired in step S2 in FIG. As a result of the search, an unprocessed hit point corresponding to the youngest hit order “1” is extracted. In this way, in step P2 and thereafter, the unprocessed hitting points having a small hitting order are preferentially allocated to one welding robot 14.
[0062]
In Step P2, the allocated unprocessed hit points stored in Step S9 of FIG. 15 are specified. When the allocated unprocessed RBI is specified, an unprocessed RBI other than the unprocessed RBI associated with the allocated unprocessed RBI is extracted based on the interference data. If the extracted unprocessed point group includes an unprocessed point in the hit order specified in step P1, the unprocessed point is called. If the extracted unprocessed RBI does not include the unprocessed RBI in the batting order specified in step P1, the unprocessed RBI having the unrelated batting order from the extracted unprocessed RBI is selected from the extracted unprocessed RBI. The processing hit point will be called.
[0063]
Attempts to simultaneously process the allocated raw spot and the associated raw spot associated with the allocated raw spot will cause interference between the two spot welding guns used. On the other hand, even if an unprocessed spot that is not associated with the distributed unprocessed spot is processed at the same time as the unprocessed distributed spot, no interference occurs between the used two-spot welding guns. Therefore, if the unprocessed spots called out of the extracted unprocessed spot groups are distributed to the designated welding robot 14, even if the unprocessed spots are processed simultaneously with the allocated unprocessed spots, the designated The spot welding gun 19 mounted on the selected welding robot 14 does not interfere with the spot welding gun 19 mounted on another welding robot 14 in the same work station.
[0064]
In step P3, the first unprocessed spot to be first allocated to the one welding robot 14 specified in step S7 of FIG. 15 is extracted from the called unprocessed spot group. The welding robot 14 is positioned with respect to the extracted first unprocessed spot. In positioning, the three-dimensional coordinate space unique to the welding robot 14 may be taken into the three-dimensional coordinate space of the body frame 11 stopped at the work station. Details of the step of extracting the first unprocessed spot will be described later.
[0065]
When the first unprocessed spot is extracted, a default one-spot welding gun 19 suitable for the first unprocessed spot is designated in step P4 based on the gun data acquired in step S2 of FIG. . The identifier “MCF” indicating the designated spot welding gun 19 is registered in the used gun column 43 of the hit point arrangement result data 41 as shown in FIG.
[0066]
In step P5, unprocessed spots to be processed by the designated spot welding gun “MCF” are extracted, and the extracted unprocessed spots are allocated to one welding robot 14. The details of the process of determining the distribution of hit points will be described later.
[0067]
With reference to the flowchart shown in FIG. 21, the step of extracting the first unprocessed spot in step P3 of FIG. 19 will be described in detail. In this step, for example, the unprocessed hit point farthest from an arbitrary reference point CC set on the vehicle body frame 11 is extracted from the unprocessed hit points called in step P2 of FIG. The distance DB from the reference point CC is calculated for all the unprocessed hit points, and the largest unprocessed hit point of the calculated distance DB is selected. As the reference point CC, for example, as shown in FIG. 5, the center coordinates (0, 0, 0) of the body frame 11 with respect to the three-dimensional coordinate axis TBH may be selected.
[0068]
First, in step Q1, a parameter DA = 0 is set. In step Q2, the distance DB of one unprocessed hit point (T, B, H) with respect to the three-dimensional coordinates (0, 0, 0) of the reference point CC is calculated. If the calculated distance DB exceeds the parameter DA in step Q3, the value of the calculated distance DB is replaced with the parameter DA in step Q4. When the parameter DA is replaced, the three-dimensional coordinates (T, B, H) of the unprocessed hit point PP are stored in step Q5. Subsequently, in step Q6, the next unprocessed spot is searched for.
[0069]
If the calculated distance DB does not exceed the parameter DA in step Q3, the next unprocessed hit point is searched for without replacing the parameter DA (step Q6). As a result, the three-dimensional coordinates (T, B, H) of the unprocessed hit point PP farthest from the reference point CC are always stored. When the distances from the reference point CC to all the unprocessed hit points are calculated, in step Q7, the stored unprocessed hit points are specified by the three-dimensional coordinates (T, B, H). In the hit order column 44 of the hit point arrangement result data 41, as shown in FIG. 20, for example, a hit order "1" is registered for the specified first unprocessed hit point.
[0070]
Next, with reference to a flowchart shown in FIG. 22, the process of determining the distribution of hit points in step P5 of FIG. 19 will be described in detail. In this determination step, first, in step U1, parameters T1, T2, and TO used in the following processing are initialized.
[0071]
In step U2, the operating range Oa specified in step S3 of FIG. 15 is defined for the first unprocessed hit point initially allocated to one welding robot 14. In this definition, the operation range Oa indicated by the operation range data is projected on the vehicle body frame 11. The operating range Oa is defined, for example, by projecting a spherical surface having a radius indicated by the operating range data on the vehicle body frame 11 around the first unprocessed hit points "H2" and "K3-2" as shown in FIG. You may. In addition, if the position of the welding robot 14 taken into the three-dimensional coordinate space of the vehicle body frame 11 in step P3 of FIG. 19 is used, a spherical surface drawn around the arm base point 21 of the welding robot or a three-dimensional kinematic The operating range Oa can be defined based on the tics solution.
[0072]
When the operating range Oa is defined, in step U3, the unprocessed spot included in the operating range Oa is specified from the unprocessed spots called in step P2 in FIG. Thereafter, in step U4 and subsequent steps, unprocessed spots to be processed by the designated one spot welding gun 19 are extracted from the specified unprocessed spots.
[0073]
More specifically, in step U4, the next unprocessed spot to be processed next by the designated spot welding gun 19 is determined using the gun data. As the next unprocessed point, it is preferable that an unprocessed point associated with the first unprocessed point on the interference data is preferentially selected. If such an unprocessed dot is not extracted, the latest unprocessed dot may be selected as the first unprocessed dot. A hitting order is given to the determined next unprocessed hitting point in step U5. The hitting order “2” of the next unprocessed hitting point is registered in the hitting order column 44 of the hitting point arrangement result data 41.
[0074]
Generally, interference between the used spot welding guns means that the two green strike points are sufficiently close together. If these two unprocessed spots are separately allocated to the two welding robots, the spot welding guns that simultaneously process the unprocessed spots will interfere with each other. On the other hand, if the two unprocessed spots are distributed to one welding robot 14, the two unprocessed spots are sufficiently close to each other, and the spot welding gun 19 mounted on the welding robot 14 is used. In this way, it is possible to cause the spot welding gun 19 to process as many unprocessed spots as possible within the maximum working time.
[0075]
Further, for example, as is clear from FIG. 14, if the unprocessed spots “A1-1” and “A1-2” that are sufficiently close to one welding robot 14 are distributed, each unprocessed spot “A1-1” is allocated. The occupied spaces 36 and 37 of the spot welding gun 19 set to "A1-2" overlap each other. As a result, the total occupied space per welding robot 14 is reduced, so that the number of unprocessed spots distributed to other welding robots 14 at the work station to which the welding robot 14 belongs can be increased. is there. On the other hand, if unprocessed spots “A1-1” and “A1-4” that are not associated with each other on the interference data are allocated, the total occupied space per welding robot 14 becomes apparent as shown in FIG. As a result, the number of unprocessed spots distributed to other welding robots 14 in the same work station increases, and the probability of reduction increases.
[0076]
When the hitting order “2” is registered, the movement time T1 spent when the spot welding gun 19 moves from the first unprocessed spot to the second unprocessed spot is acquired. If a combination of unprocessed hit points is specified, the travel time T1 can be specified by the offline teach data 34 as described above. However, in this case, the movement time T1 between two points must be registered in advance for every combination of a pair of unprocessed points. Here, the presence or absence of a change in the posture of the welding robot is determined, and based on the determination, the movement time T1 is simply derived using the specified values of the short pitch movement time Tp and the posture change time Tc.
[0077]
First, in step U6, vectors 50 and 51 that define the approach direction of the spot welding gun 19 are set for the first and second unprocessed hit points 47 and 48. The vectors 50 and 51 may be specified by the three-dimensional coordinate value of the unprocessed dot included in the dot data and the vector value set for the three-dimensional coordinate point indicated by the three-dimensional coordinate value. That is, the data indicating the vector value may be attached to the hit point data in advance. Such a vector may be specified based on three-dimensional design data of the body frame 11 taken into the CAD / CAM system 24, data stored in the controller 31 of the welding robot 14, and the like.
[0078]
When the two vectors 50 and 51 are compared, it is determined whether or not the attitude of the spot welding gun 19 has changed. For example, as shown in FIG. 24, if the vectors 50 and 51 that define the approach direction of the spot welding gun 19 between the first unprocessed spot 47 and the second unprocessed spot 48 are parallel, FIG. As shown, the spot welding gun 19 can move linearly between the two unprocessed hit points 47, 48 without causing a change in the attitude of the welding robot 14. On the other hand, if the vectors 50 and 51 are not parallel to each other as shown in FIG. 26, for example, the spot welding gun 19 is temporarily removed from the body frame 11 after processing the first unprocessed spot 47 as shown in FIG. It is necessary to retreat and advance the spot welding gun 19 toward the second unprocessed spot 48. Therefore, by comparing the pair of vectors 50 and 51, it is possible to determine whether or not the posture of the welding robot 14 has changed.
[0079]
If it is determined in step U6 that there is no change in posture, a specified value of the short pitch movement time Tp is obtained in step U7. On the other hand, if it is determined that there is a posture change, a prescribed value of the posture change time Tc is obtained in step U7. In any case, the acquired specified value is registered in the offline teach data 34 as short pitch movement time data or attitude change time data required between the two unprocessed hit points 47 and 48. In this way, the moving time T1 between the two unprocessed hit points is specified while executing the simulation.
[0080]
When the moving time T1 is obtained, the total moving time T2 from the first unprocessed hitting point 47 to the second unprocessed hitting point 48 is calculated in step U8. Here, since the total travel time T2 until the previous time is 0, the travel time T1 is directly replaced with the total travel time T2.
[0081]
In step U9, the processing time TO from the first unprocessed hit point 47 to the second unprocessed hit point 48 is calculated based on the calculated total moving time T2. In this calculation, gun opening / closing time data is acquired from the equipment data 32, welding time data is acquired from the work data 33, and forward time data and backward time data are acquired from the offline teach data. For example, when the posture of the welding robot 14 does not change, for example, as shown in FIG. 25, the processing time TO is a forward time Tf up to the first unprocessed hit point 47, and from the first unprocessed hit point 47 to the second unprocessed hit point 48. , The retreat time Tb from the second unprocessed spot 48, the welding time Tw at the first and second unprocessed spots 47 and 48, and the gun opening and closing time Tg. When the posture of the welding robot 14 changes, for example, as shown in FIG. 27, the processing time TO includes a posture change time Tc instead of the short pitch movement time Tp in FIG.
[0082]
In step U10, the calculated processing time TO is compared with the tact time data, that is, the maximum work time indicated by the maximum work time data. If the processing time TO exceeds the maximum work time, the process proceeds to step U11, and the hit point distribution is completed. It is determined that the processing of the second unprocessed point 48 is not completed within the maximum working time, and the allocation of the second unprocessed point 48 fails. Only the first unprocessed spot is allocated to the designated welding robot 14. On the other hand, if the processing time TO does not exceed the maximum working time, in step U12, the second unprocessed spot is registered as a previous unprocessed spot, and the process returns to step U4.
[0083]
In step U4, the next unprocessed spot is detected again. As the next unprocessed point, an unprocessed point associated with the allocated second unprocessed point 48 on the interference data is selected. If such an unprocessed RBI is not extracted, the latest unprocessed RBI with respect to the second unprocessed RBI 48 may be selected. If it is not detected, the process proceeds to step U11, and the hit point distribution is completed. The unprocessed hitting points and hitting order distributed to one welding robot 14 are transferred to the post-process in FIG. If the hitting order is specified in this way, a moving path of the spot welding gun 19 that moves according to the hitting order may be set. For example, if two vectors 50 and 51 are used, a moving path when approaching the first unprocessed hit point 47 and a moving path when moving away from the second unprocessed hit point 48 can be specified. If the posture of the welding robot 14 does not change, the movement path can be specified by connecting the two hit points 47 and 48 linearly. If the posture changes, the base points of the two vectors 50 and 51 can be determined. The movement route can be specified by connecting (see FIGS. 25 and 27).
[0084]
As shown in FIG. 28, when the next unprocessed hit point 49 is detected again, the hit order “3” is given to the next unprocessed hit point 49 in step U5. The assigned hitting order “3” is registered in the hitting order column 44 of the hitting point arrangement result data 41. When the hit order “3” is registered in this way, the vectors 51 and 53 are compared between the second and third unprocessed hit points 48 and 49 (step U6), and the second unprocessed point is determined based on the comparison result. The movement time T1 from the hit point 48 to the third unprocessed hit point 49 is acquired.
[0085]
Subsequently, in step U8, the total travel time T2 is calculated based on the acquired travel time T1. Here, the movement time T1 calculated this time is added to the previously stored total movement time T2. The previous total travel time T2 is replaced by the total travel time T2 thus added with the travel time T1.
[0086]
When the total movement time T2 is calculated, the processing time TO from the first unprocessed hit point 47 to the third unprocessed hit point 49 is calculated in step U9. As a result, when the posture of the welding robot 14 does not change at all in the first to third unprocessed spots 47 to 49, the processing time TO is set to advance to the first unprocessed spot 47, as shown in FIG. Time Tf, two short pitch movement times Tp from the first unprocessed spot 47 to the third unprocessed spot 49, retreat time Tb from the third unprocessed spot 49, and first to third unprocessed spots 47 to 49 It is specified by the welding time Tw, the gun opening / closing time Tg, and the like.
[0087]
The calculated processing time TO is compared again with the maximum working time in step U10. If the processing time TO exceeds the maximum work time, the process proceeds to step U11, and the hit point distribution is completed. Here, it is determined that the processing of the third unprocessed spot 49 is not completed within the maximum working time, and the allocation of the third unprocessed spot 49 ends in failure. As a result, the first and second unprocessed spots 47 and 48 are distributed to the designated one welding robot 14. The distribution result and the batting order are transferred to the post-process in FIG.
[0088]
If the processing time TO does not exceed the maximum working time, the third unprocessed point 49 is replaced with the previous unprocessed point in step U11, and the process returns to step U4. The processing steps after step U4 are executed again. Thus, the processing steps of steps U4 to U12 are repeated until the processing time TO exceeds the maximum working time in step U10, or until the next unprocessed hit point is no longer detected in step U4. As a result, the unprocessed spots are distributed to the designated one welding robot 14. In step U11, the distribution of the unprocessed hit points and the hitting order are transferred to the post-process in FIG. 15 for each specified welding robot.
[0089]
In addition to the above embodiment, the method for simulating the work distribution of the production line according to the present invention distributes the spot welding points 23 on the vehicle body frame 11 to the welding robot whose arrangement is determined like an existing additional line. Can also be used. In this case, the arrangement of each welding robot 14 and the forms SCA, SCB,... Of the spot welding guns mounted on each welding robot 14 may be specified by the three-dimensional CAD data in the equipment data 32. In distributing unprocessed hit points, one welding robot 14 may be designated in order from the upstream side of the additional hitting line 13. When one welding robot 14 is designated, the operating range Oa of each spot welding gun 19 is drawn on the body frame 11 based on the arrangement of the welding robot 14.
[0090]
Note that the present invention can be used not only when constructing the above-mentioned so-called additional line, but also when constructing another production line in which work robots are similarly arranged.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a method for simulating the distribution of work on a production line, it is possible to efficiently distribute a series of work while considering interference between work tools such as a spot welding gun.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a specific example of a production line for manufacturing a body frame of an automobile.
FIG. 2 is a perspective view showing a specific example of a welding robot.
FIG. 3 is a view showing the shape of each spot welding gun.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a method of calculating a work time required for work of each welding robot.
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of a group of hit points on a vehicle body frame.
FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration of a CAD / CAM (computer-aided design and manufacturing) system for realizing a production line work distribution simulation method according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a method for specifying an occupied space.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of expressing a movable space area.
FIG. 9 is a diagram showing a structure of hit point data.
FIG. 10 is a diagram showing the structure of hit point data.
FIG. 11 is a diagram showing a structure of gun data.
FIG. 12 is a diagram showing a structure of interference data.
FIG. 13 is a flowchart showing processing steps for preparing interference data.
FIG. 14 is a diagram showing association of unprocessed dots.
FIG. 15 is a flowchart schematically showing processing steps of a production line work distribution simulation method according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing registration of “11” in a welding robot designation field.
FIG. 17 is a diagram showing registration of a batting order in a batting order column.
FIG. 18 is a diagram showing registration of “12” in a welding robot designation field.
FIG. 19 is a flowchart showing a process of examining hit point distribution.
FIG. 20 is a diagram showing registration of a one-spot welding gun “MCF” for a first unprocessed spot.
FIG. 21 is a flowchart illustrating a process of extracting a first unprocessed spot.
FIG. 22 is a flowchart showing a process of determining a hit point distribution.
FIG. 23 is a diagram showing an operation range set on the vehicle body frame.
FIG. 24 is a diagram showing a vector defining an approach direction with respect to first and second unprocessed hit points when the posture of the welding robot does not change.
FIG. 25 is a diagram illustrating processing times assumed for first and second unprocessed hit points when the posture of the welding robot does not change.
FIG. 26 is a diagram illustrating a vector that defines an approach direction with respect to first and second unprocessed hit points when the posture of the welding robot changes.
FIG. 27 is a diagram showing processing times assumed for first and second unprocessed hit points when the posture of the welding robot changes.
FIG. 28 is a diagram showing a vector defining an approach direction with respect to second and third unprocessed hit points.
FIG. 29 is a diagram showing processing times assumed for first to third unprocessed hit points.
[Explanation of symbols]
10 Production line, 11 Body frame as work, 13a to 13i work station, 14 welding robot, 19 spot welding gun, 19a welding tip, 23 spot welding spot, 30 offline teach system, 31 controller, 32 Equipment including working time data Data, 33 work data including interference data, 36 first occupied space, 37, 38 second occupied space.

Claims

A step of acquiring interference data specifying combinations of unprocessed spots that cause interference between the used spot welding guns, a step of specifying one welding robot arranged along the production line, and a step of specifying the specified welding robot. A step of identifying a distributed unprocessed spot allocated to another welding robot at a work station to which it belongs, and an unprocessed spot other than the unprocessed spot forming the combination with the allocated unprocessed spot based on the interference data. A method of simulating a work distribution of a production line, comprising: causing a computer to execute a step of extracting a distribution unprocessed dot and a step of distributing the extracted undistributed unprocessed dot to the designated welding robot.

2. The method according to claim 1, wherein in preparing the interference data, a first occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing one unprocessed spot on a workpiece is defined. A step of defining a second occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing another unprocessed spot on the workpiece; And a step of associating the program with a computer .

3. The method for simulating work distribution of a production line according to claim 2, wherein, when defining the first occupied space, occupied space data for specifying the first occupied space is acquired for each spot welding gun. Simulation method of work distribution on production line.

4. The method according to claim 2, wherein the first and second occupied spaces maintain the straightness of the welding tip with respect to the unprocessed hit point while maintaining the straightness of the welding tip. A method of simulating the work distribution of a production line, wherein the method is defined by a movable space area that can be occupied by the one spot welding gun when rotating the one spot welding gun around the same.

5. The method of simulating the work distribution of a production line according to claim 4, wherein the movable space area is set based on a spherical surface drawn around the unprocessed hit point.

The method according to claim 4, wherein the movable space region is set based on three-dimensional shape data of the one spot welding gun.

A step of acquiring interference data that specifies a combination of unprocessed spots that cause interference between the used spot welding guns, a step of specifying one welding robot arranged along the production line, and a step of specifying the welding robot. Identifying the allocated unprocessed RBI, extracting the unallocated unprocessed RTS that constitutes the combination with the allocated unprocessed RBI based on the interference data; and Distributing unprocessed spots to the one welding robot by a computer .

8. The method according to claim 7, wherein in preparing the interference data, a first occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing one unprocessed spot on a workpiece is defined. A step of defining a second occupied space that can be occupied by one spot welding gun when processing another one unprocessed spot on the workpiece; and a step of defining unprocessed spots where the first and second occupied spaces overlap each other. And causing the computer to further execute a step of associating the production line with a computer .

9. The production line work distribution simulation method according to claim 8, wherein when defining the first occupied space, spot welding gun acquires occupied space data for specifying the first occupied space. How to simulate the work distribution of a line.

10. The production line work distribution simulation method according to claim 8 or 9, wherein the first and second occupied spaces maintain the perpendicularity of the welding tip with respect to the unprocessed hit point while maintaining the perpendicularity of the welding tip. A method of simulating the work distribution of a production line, wherein the method is defined by a movable space area that can be occupied by the one spot welding gun when rotating the one spot welding gun around the same.

11. The method of simulating a work distribution of a production line according to claim 10, wherein the movable space area is set based on a spherical surface drawn around the unprocessed hit point.

The method of simulating the work distribution of a production line according to claim 10, wherein the movable space area is set based on three-dimensional shape data of the one spot welding gun.

A step of acquiring interference data that specifies a combination of unprocessed work points that cause interference between used work tools, a step of specifying one work robot arranged along the production line, and a step of specifying the specified work robot. A step of identifying a distributed unprocessed work point allocated to another work robot at a work station to which the work station belongs, and an unprocessed work point constituting the combination with the distributed unprocessed work point based on the interference data Extracting a non-distributed unprocessed work point other than the above, and distributing the extracted undistributed unprocessed work point to the specified work robot by a computer. Simulation method.

A step of acquiring interference data specifying combinations of unprocessed work points that cause interference between used work tools; a step of specifying one work robot arranged along a production line; Identifying the allocated allocated unprocessed work points, and extracting the unallocated unprocessed work points constituting the combination with the allocated unprocessed work points based on the interference data; Distributing the undistributed unprocessed work points to the one work robot by a computer .

The method according to claim 13 or 14, wherein the work tool is a joining tool for joining at least two members to each other.

16. The method of simulating the work distribution of a production line according to claim 15, wherein the joining includes at least one of welding, bolting, and riveting.

17. The method of simulating work distribution of a production line according to claim 16, wherein the welding includes spot welding.

A step of acquiring interference data specifying combinations of unprocessed spots that cause interference between the used spot welding guns, a step of specifying one welding robot arranged along the production line, and a step of specifying the specified welding robot. A step of identifying a distributed unprocessed spot allocated to another welding robot at a work station to which it belongs, and an unprocessed spot other than the unprocessed spot forming the combination with the allocated unprocessed spot based on the interference data. A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute a process of extracting a distribution unprocessed dot and a process of distributing the extracted non-distribution unprocessed dot to the designated welding robot.

A step of acquiring interference data that specifies a combination of unprocessed spots that cause interference between the used spot welding guns, a step of specifying one welding robot arranged along the production line, and a step of specifying the welding robot. Identifying the allocated unprocessed RBI, extracting the unallocated unprocessed RTS that constitutes the combination with the allocated unprocessed RBI based on the interference data; and A computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute the step of distributing unprocessed hit points to the one welding robot.

A step of acquiring interference data that specifies a combination of unprocessed work points that cause interference between used work tools, a step of specifying one work robot arranged along the production line, and a step of specifying the specified work robot. A step of identifying a distributed unprocessed work point allocated to another work robot at a work station to which the work station belongs, and an unprocessed work point constituting the combination with the distributed unprocessed work point based on the interference data A computer-readable recording of a program for causing a computer to execute a step of extracting unallocated unprocessed work points other than the above and a step of distributing the extracted unallocated unprocessed work points to the specified work robot. recoding media.

A step of acquiring interference data specifying combinations of unprocessed work points that cause interference between used work tools; a step of specifying one work robot arranged along a production line; Identifying the allocated allocated unprocessed work points, and extracting the unallocated unprocessed work points constituting the combination with the allocated unprocessed work points based on the interference data; a computer-readable recording medium storing a program for executing the unallocated outstanding work points to the computer and the step of allocating the 1 working robots.