(57)【要約】【課題】異なる形状の溶接対象物に対し溶接ロボットの配置等の最適かつ共通化を図るシミュレーションを実行する溶接シミュレーション装置を提供する。【解決手段】第１溶接対象物と第１溶接位置の情報を有する第１構造情報を記憶する第１対象情報記憶部１１０、第１治具の情報を記憶する第１治具情報記憶部１２０、第２溶接対象物と第２溶接位置の情報を有する第２構造情報を記憶する第２対象情報記憶部１３０、第２治具の情報を記憶する第２治具情報記憶部１４０、第１構造情報と第２構造情報を組み合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデルを生成する重複構造モデル生成部１５０、溶接ロボットの一面側の移動領域を最小とする位置をシミュレーションしてロボット位置情報を生成するロボット位置シミュレーション部１６０、第１治具及び第２治具の配置をシミュレーションして共通治具配置情報を生成する治具配置シミュレーション部１７０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１溶接対象物の構造と、前記第１溶接対象物に包含され予め規定された第１溶接位置の両方の情報を有する第１構造情報を記憶する第１対象情報記憶部と、
前記第１溶接対象物を固定する第１治具の位置及び形状の情報を有する第１治具情報を記憶する第１治具情報記憶部と、
第２溶接対象物の構造と、前記第２溶接対象物に包含され予め規定された第２溶接位置の両方の情報を有する第２構造情報を記憶する第２対象情報記憶部と、
前記第２溶接対象物を固定する第２治具の位置及び形状の情報を有する第２治具情報を記憶する第２治具情報記憶部と、
前記第１構造情報と前記第２構造情報とを組み合わせることにより、前記第１溶接対象物の構造及び前記第２溶接対象物の構造を重ね合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデルを生成する重複構造モデル生成部と、
前記重複構造モデルにおいて、前記第１構造情報に包含された前記第１溶接位置に対応する第１溶接位置情報及び前記第２構造情報に包含された前記第２溶接位置に対応する第２溶接位置情報に対して複数の溶接ロボットの先端部を侵入させるに際し、前記複数の溶接ロボットの一面側における前記複数の溶接ロボット同士の移動領域を最小とする前記複数の溶接ロボットの位置をシミュレーションしてロボット位置情報を生成するロボット位置シミュレーション部と、
前記重複構造モデルにおいて、前記第１溶接対象物を固定する前記第１治具と前記第２溶接対象物を固定する前記第２治具とを共通化した領域に配置させるに際し、前記ロボット位置情報と前記第１治具情報及び前記第２治具情報との干渉を回避する領域に前記第１治具及び前記第２治具を配置するようにシミュレーションして共通治具配置情報を生成する治具配置シミュレーション部と
を備えることを特徴とする溶接シミュレーション装置。
【請求項２】
前記ロボット位置情報の生成と前記共通治具配置情報の生成とが繰り返される請求項１に記載の溶接シミュレーション装置。
【請求項３】
溶接ロボットが多関節ロボットである請求項１または２に記載の溶接シミュレーション装置。
【請求項４】
コンピュータが実行する溶接シミュレーション方法であって、
第１溶接対象物の構造と、前記第１溶接対象物に包含され予め規定された第１溶接位置の両方の情報を有する第１構造情報を記憶する第１対象情報記憶ステップと、
前記第１溶接対象物を固定する第１治具の位置及び形状の情報を有する第１治具情報を記憶する第１治具情報記憶ステップと、
第２溶接対象物の構造と、前記第２溶接対象物に包含され予め規定された第２溶接位置の両方の情報を有する第２構造情報を記憶する第２対象情報記憶ステップと、
前記第２溶接対象物を固定する第２治具の位置及び形状の情報を有する第２治具情報を記憶する第２治具情報記憶ステップと、
前記第１構造情報と前記第２構造情報とを組み合わせることにより、前記第１溶接対象物及び前記第２溶接対象物の構造を重ね合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデルを生成する重複構造モデル生成ステップと、
前記重複構造モデルにおいて、前記第１構造情報に包含された前記第１溶接位置に対応する第１溶接位置情報及び前記第２構造情報に包含された前記第２溶接位置に対応する第２溶接位置情報に対して複数の溶接ロボットの先端部を侵入させるに際し、前記複数の溶接ロボットの一面側における前記複数の溶接ロボット同士の移動領域を最小とする前記複数の溶接ロボットの位置をシミュレーションしてロボット位置情報を生成するロボット位置シミュレーションステップと、
前記重複構造モデルにおいて、前記第１溶接対象物を固定する前記第１治具と前記第２溶接対象物を固定する前記第２治具とを共通化した領域に配置させるに際し、前記ロボット位置情報と前記第１治具情報及び前記第２治具情報との干渉を回避する領域に前記第１治具及び前記第２治具を配置するようにシミュレーションして共通治具配置情報を生成する治具配置シミュレーションステップと
を備えることを特徴とする溶接シミュレーション方法。
【請求項５】
前記ロボット位置シミュレーションステップと、前記治具配置シミュレーションステップとが繰り返される請求項４に記載の溶接シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接シミュレーション装置及び溶接シミュレーション方法に関し、特に溶接対象物を固定する治具と溶接ロボットの位置の干渉を回避するシミュレーション装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）による設計が多様な製品設計に活用されている。このようなＣＡＤの情報は製造ラインの設計にも活用されている。例えば自動車の製造ラインにおいては、ライン上に車体が供給され、これらに対して溶接ロボットにより溶接が行われる。溶接対象物である車体（ワーク）には、位置固定のための治具が使用される。そこで、溶接対象物、治具、溶接ロボットの位置、動作のシミュレーションを通じて各部において干渉が生じないことが確認される。当該シミュレーション作業の効率化の点からロボットシミュレータが提案されている（特許文献１等参照）。
【０００３】
さらに、自動車の製造ラインにおいては、同一ラインに複数車種の車体が供給され、これらに対して溶接ロボットにより溶接が行われる。この場合、溶接対象物である車体には、溶接位置を固定するための治具が溶接対象物ごとに装着される。そのため、車種が異なれば当然に溶接対象物の形状も相違し治具の形状、位置も相違する。しかしながら、特許文献１のロボットシミュレータの場合、複数車種の溶接対象物までを想定して最適な状態をシミュレーションすることはできない。
【０００４】
現状、製造ラインにおける溶接ロボットの配置、侵入角度等のシミュレーションの場合、複数の溶接対象物を重ねるシミュレーションとともに、個々の溶接対象物に対応する治具の設置位置も重ねるシミュレーションが実行されている。この場合、必要に応じて治具の設置位置等が、溶接対象物の相互において共通化されている。そして、溶接対象物に予め規定された溶接位置を目標とし、かつ、治具同士の間隙を通過させるように溶接ロボットの配置等のシミュレーションが行われる。そこで、溶接ロボットと治具との干渉が確認され、干渉が無くなるまで治具の設置位置と、溶接ロボットの配置、侵入角度等のシミュレーションが繰り返される。この流れにあるように、オフラインティーチングにおいて干渉を避ける溶接ロボットの配置、侵入角度等のシミュレーションは決して容易ではない。
【０００５】
自動車の製造ラインにおける生産効率を勘案すると、車種（溶接対象物）が異なるとしても、溶接ロボットの配置と侵入角度、治具の設置位置の共通化が可能となれば、溶接ロボットの設定の逐次変更の頻度は低下し、総じて生産効率の向上が見込まれる。そこで、従前のシミュレーション手法を見直す必要に迫られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１９５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明者は、一連の経緯を踏まえ、異なる形状の溶接対象物が存在する状況下での溶接ロボットの配置と侵入角度、治具の設置位置の共通化を図るシミュレーションの手法を鋭意検討した結果、シミュレーション作業の効率化に至った。
【０００８】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、異なる形状の溶接対象物が存在する状況下において、溶接ロボットの配置と侵入角度、治具の設置位置の共通化を図るシミュレーションを実行するとともに、溶接対象物を固定する治具と溶接ロボットの干渉を回避する溶接シミュレーション装置及び溶接シミュレーション方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、第１の態様は、第１溶接対象物の構造と、前記第１溶接対象物に包含され予め規定された第１溶接位置の両方の情報を有する第１構造情報を記憶する第１対象情報記憶部と、前記第１溶接対象物を固定する第１治具の位置及び形状の情報を有する第１治具情報を記憶する第１治具情報記憶部と、第２溶接対象物の構造と、前記第２溶接対象物に包含され予め規定された第２溶接位置の両方の情報を有する第２構造情報を記憶する第２対象情報記憶部と、前記第２溶接対象物を固定する第２治具の位置及び形状の情報を有する第２治具情報を記憶する第２治具情報記憶部と、前記第１構造情報と前記第２構造情報とを組み合わせることにより、前記第１溶接対象物の構造及び前記第２溶接対象物の構造を重ね合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデルを生成する重複構造モデル生成部と、前記重複構造モデルにおいて、前記第１構造情報に包含された前記第１溶接位置に対応する第１溶接位置情報及び前記第２構造情報に包含された前記第２溶接位置に対応する第２溶接位置情報に対して複数の溶接ロボットの先端部を侵入させるに際し、前記複数の溶接ロボットの一面側における前記複数の溶接ロボット同士の移動領域を最小とする前記複数の溶接ロボットの位置をシミュレーションしてロボット位置情報を生成するロボット位置シミュレーション部と、前記重複構造モデルにおいて、前記第１溶接対象物を固定する前記第１治具と前記第２溶接対象物を固定する前記第２治具とを共通化した領域に配置させるに際し、前記ロボット位置情報と前記第１治具情報及び前記第２治具情報との干渉を回避する領域に前記第１治具及び前記第２治具を配置するようにシミュレーションして共通治具配置情報を生成する治具配置シミュレーション部とを備えることを特徴とする溶接シミュレーション装置に係る。
【００１０】
第２の態様は、前記ロボット位置情報の生成と前記共通治具配置情報の生成とが繰り返される第１の態様に記載の溶接シミュレーション装置に係る。
【００１１】
第３の態様は、溶接ロボットが多関節ロボットである第１または２の態様に記載の溶接シミュレーション装置に係る。
【００１２】
第４の態様は、コンピュータが実行する溶接シミュレーション方法であって、第１溶接対象物の構造と、前記第１溶接対象物に包含され予め規定された第１溶接位置の両方の情報を有する第１構造情報を記憶する第１対象情報記憶ステップと、前記第１溶接対象物を固定する第１治具の位置及び形状の情報を有する第１治具情報を記憶する第１治具情報記憶ステップと、第２溶接対象物の構造と、前記第２溶接対象物に包含され予め規定された第２溶接位置の両方の情報を有する第２構造情報を記憶する第２対象情報記憶ステップと、前記第２溶接対象物を固定する第２治具の位置及び形状の情報を有する第２治具情報を記憶する第２治具情報記憶ステップと、前記第１構造情報と前記第２構造情報とを組み合わせることにより、前記第１溶接対象物及び前記第２溶接対象物の構造を重ね合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデルを生成する重複構造モデル生成ステップと、前記重複構造モデルにおいて、前記第１構造情報に包含された前記第１溶接位置に対応する第１溶接位置情報及び前記第２構造情報に包含された前記第２溶接位置に対応する第２溶接位置情報に対して複数の溶接ロボットの先端部を侵入させるに際し、前記複数の溶接ロボットの一面側における前記複数の溶接ロボット同士の移動領域を最小とする前記複数の溶接ロボットの位置をシミュレーションしてロボット位置情報を生成するロボット位置シミュレーションステップと、前記重複構造モデルにおいて、前記第１溶接対象物を固定する前記第１治具と前記第２溶接対象物を固定する前記第２治具とを共通化した領域に配置させるに際し、前記ロボット位置情報と前記第１治具情報及び前記第２治具情報との干渉を回避する領域に前記第１治具及び前記第２治具を配置するようにシミュレーションして共通治具配置情報を生成する治具配置シミュレーションステップとを備えることを特徴とする溶接シミュレーション方法に係る。
【００１３】
第５の態様は、前記ロボット位置シミュレーションステップと、前記治具配置シミュレーションステップとが繰り返される第４の態様に記載の溶接シミュレーション方法に係る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の溶接シミュレーション装置によると、異なる形状の溶接対象物が存在する状況下において、先に溶接ロボットの配置、侵入角度の共通化を図るシミュレーションを実行するとともに、溶接対象物を固定する治具の設置領域の共通化と溶接ロボットの干渉を回避するシミュレーションも実行できるため、シミュレーション作業の効率化が可能となり、生産効率の向上に寄与する。また、溶接シミュレーション方法においても同様に各シミュレーションを通じて作業の円滑化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】溶接シミュレーション装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１及び第２溶接対象物を示す模式図である。
【図３】重複構造モデルを示す模式図である。
【図４】ロボット位置情報を示す模式図である。
【図５】共通治具配置情報を示す模式図である。
【図６】溶接シミュレーション方法の処理を説明する第１フローチャートである。
【図７】溶接シミュレーション方法の処理を説明する第２フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の溶接シミュレーション装置１の構成は、図１の模式図として表される。溶接シミュレーション装置１は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶部により構成される。その他にメインメモリ、ＬＳＩ等も含まれる。またソフトウェア的には、メインメモリにロードされた溶接シミュレーションプログラム等により実現される。溶接シミュレーション装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、メインフレーム、ワークステーション、クラウドコンピューティングシステム等、種々の電子計算機（計算リソース）を用いて実現できる。
【００１７】
図１の溶接シミュレーション装置１の各機能部をソフトウェアにより実現する場合、溶接シミュレーション装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行することで実現される。このプログラムを格納する記録媒体は、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、このプログラムは、当該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して溶接シミュレーション装置１等のコンピュータに供給されてもよい。
【００１８】
溶接シミュレーション装置１における各種の記憶部は、ＨＤＤまたはＳＳＤ等の公知の記憶装置である。また、シミュレーションの実行、シミュレーションの結果に基づく各種のデータ生成等の演算実行する各機能部はＣＰＵ等の演算素子である。
【００１９】
溶接シミュレーション装置１は、詳細には、第１対象情報記憶部１１０、第１治具情報記憶部１２０、第２対象情報記憶部１３０、第２治具情報記憶部１４０、重複構造モデル生成部１５０、ロボット位置シミュレーション部１６０、治具配置シミュレーション部１７０を備える。さらに、表示装置２００、入力装置２１０、入出力部２２０も備える。
【００２０】
表示装置２００は、公知のディスプレイ（液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等）であり、各種のシミュレーションの結果の出力部に相当する。入力装置２１０は、後述の第１構造情報等の各種データ、ユーザからの所定の指示を入力可能とする装置、インターフェース等である。具体的には、ＣＤ、ＤＶＤのドライブ、キーボード、マウス等である。タッチパネル機能を有する表示装置２００が入力装置２１０を兼ねることもある。入出力部２２０は通信（送受信）用のインターフェース、バッファ等である。むろん、これらの装置類は例示であり、適宜組み合わせられ、最適に選択される。
【００２１】
図示実施形態の説明においては、自動車の助手席側側面のエンジンルームから助手席側ドア付近の車体を溶接対象物（第１溶接対象物１０，第２溶接対象物２０）として例示する。図中の「＊」の箇所は溶接対象物に応じて予め規定された溶接位置（第１溶接位置１２，第２溶接位置２２）である。溶接位置は溶接対象物中に複数個所存在する。また、溶接位置は車体等の剛性、強度等の構造計算から溶接対象物に応じて規定される。実施形態は抵抗溶接（スポット溶接）を例示する。他に、アーク溶接等も可能である。
【００２２】
溶接シミュレーション装置１の各機能部について、図２以降の図面を交えて説明する。第１対象情報記憶部１１０は、第１溶接対象物１０の構造１１と、当該第１溶接対象物１０に包含され予め第１溶接対象物１０に規定された第１溶接位置１２の両方を有する第１構造情報（Ｄ１１）を記憶する。
【００２３】
第１治具情報記憶部１２０は、第１溶接対象物１０を固定する第１治具１５の位置１６及び形状１７を包含する第１治具情報（Ｄ１２）を記憶する。第１治具１５の個数、位置、及び形状は第１溶接対象物１０の大きさ、形状等に依存する。
【００２４】
第２対象情報記憶部１３０は、第２溶接対象物２０の構造２１と、当該第２溶接対象物２０に包含され予め第２溶接対象物２０に規定された第２溶接位置２２の両方を有する第２構造情報（Ｄ２１）を記憶する。第２溶接対象物２０は、前出の第１溶接対象物１０とは異なる車種である。そのため、第２溶接位置２２も前出の第１溶接位置１２と異なる。
【００２５】
第２治具情報記憶部１４０は、第２溶接対象物２０を固定する第２治具２５の位置２６及び形状２７を包含する第２治具情報（Ｄ２２）を記憶する。第２治具２５の個数、位置、及び形状も第２溶接対象物２０の大きさ、形状等に依存する。説明の便宜上、第１溶接対象物１０、第２溶接対象物２０、第１治具１５、及び第２治具２５として図示した。むろん、例示の２種類に限定されることはなく、それ以上の種類の車種の溶接対象物、治具にも対応可能である。
【００２６】
重複構造モデル生成部１５０は、第１構造情報（Ｄ１１）と第２構造情報（Ｄ２１）とを組み合わせる。そして、重複構造モデル生成部１５０は第１溶接対象物１０の構造１１及び第２溶接対象物２０の構造２１の双方を重ね合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデル（Ｄ３０）を生成する。
【００２７】
図３の模式図は、第１溶接対象物１０に関する第１構造情報（Ｄ１１）（実線にて表記）に、第２溶接対象物２０に関する第２構造情報（Ｄ２１）（破線にて表記）を重ね合わせた状態を示す。そこで、相互の溶接対象物（構造情報）を重複させるシミュレーションにより重複構造モデル（Ｄ３０）が生成される。こうして、まず車種毎に溶接対象物が相違するとしても、溶接対象物の構造上の共通部分がデータとして把握される。
【００２８】
さらに、各溶接対象物には、その中に予め溶接位置が規定されている。そうすると、重複構造モデル（Ｄ３０）において、溶接するべき位置の共通性もデータとして把握可能となる。一連の過程を通じて、次述の溶接ロボットの位置、侵入状態等を規定するための前提条件が揃う。なお、重複構造モデル（Ｄ３０）における重複数は図示等の第１溶接ロボット、第２溶接ロボットに限られず、当然にそれ以上（第３溶接ロボット以上）とすることもできる。
【００２９】
ロボット位置シミュレーション部１６０は、重複構造モデル（Ｄ３０）における第１構造情報（Ｄ１１）に包含された第１溶接位置１２に対応する第１溶接位置情報（Ｄ１３）及び第２構造情報（Ｄ２１）に包含された第２溶接位置２２に対応する第２溶接位置情報（Ｄ２３）に対し、複数の溶接ロボット３０の先端部３５を侵入させる際の溶接ロボット相互のシミュレーションを実行する。そこで、ロボット位置シミュレーション部１７０は、複数の溶接ロボット３０の一面側における当該複数の溶接ロボット３０同士の移動領域を最小とするべく複数の溶接ロボット３０の位置をシミュレーションしてロボット位置情報（Ｄ４０）を生成する。なお、溶接ロボット同士の移動領域を最小とは、当該溶接ロボット同士の一面側における重複量の最大と同義となる。
【００３０】
図４の模式図は、重複構造モデル（Ｄ３０）に包含される第１溶接位置情報（Ｄ１３）及び第２溶接位置情報（Ｄ２３）を目標として、第１溶接ロボット３１（溶接ロボット３０）の先端部３６及び第２溶接ロボット３２（溶接ロボット３０）の先端部３７を侵入させる際の溶接ロボットの位置（配置）、侵入角度のシミュレーションの状況を示す。当該シミュレーションにおける第１溶接ロボット３１は太実線、第２溶接ロボット３２は太破線の表記である。
【００３１】
図示の溶接ロボット３０（３１，３２）は抵抗溶接（スポット溶接）用のロボットであり、その先端部３５（３６，３７）に略Ｃ字形状の溶接用電極部が装着される。また、同溶接ロボット３０は多関節ロボットであり、４ないし６軸の関節部を有する。そのため、関節部において自在に回転、角度調整可能である。
【００３２】
まず、第１溶接ロボット３１の先端部３６について、第１溶接位置１２に対応する第１溶接位置情報（Ｄ１３）を目標として、同第１溶接ロボット３１の位置（配置）、侵入角度のシミュレーションが実行される。これに合わせて、第２溶接ロボット３２の先端部３７についても、第２溶接位置２２に対応する第２溶接位置情報（Ｄ２３）を目標として、同第２溶接ロボット３２の位置（配置）、侵入角度のシミュレーションが実行される。
【００３３】
そこで、第１溶接ロボット３１に第２溶接ロボット３２が重ねられ（投影され）、一面側（一方側）から当該ロボット同士の投影状態を見た場合、第１溶接ロボット３１と第２溶接ロボット３２の互いの移動領域が最小となる溶接ロボットの位置が最適とされる。なお、移動領域の最小化については、重複領域の面積換算として考えることも可能である。この場合、第１溶接ロボット３１と第２溶接ロボット３２の重複量（面積量）が最大となる溶接ロボットの位置が最適とされる。自明ながら、溶接対象物も溶接ロボットも三次元であり、所定の空間を占める。そうすると、空間における溶接ロボット相互の重複をシミュレーションにより算出することは可能である。しかしながら、個々の溶接ロボットの動きも踏まえて解析（オフラインティーチング）を三次元まで拡張することは、三次元処理に伴う演算量の増大を招き、迅速な処理の上で現実的とは言えない。そこで、本発明のように、二次元による簡便な解析としても実用上の障害とならない。
【００３４】
溶接ロボット相互の移動領域の把握に際し、図示の例では一面側として車体の溶接対象物の側面側（左側面側）からの視点（側面視）である。例えば、車体のエンジンルーム（ボンネット）部分、ルーフ部分等の溶接対象物の場合には上面側からの視点（上面視）である。このように、溶接対象物における溶接部位、または搬送時の溶接対象物の配置、角度等が加味されて溶接ロボット相互の移動領域を解析する面（視点）は選択される。
【００３５】
そこで、第１溶接ロボット３１及び第２溶接ロボット３２について、第１溶接位置１２に対応する第１溶接位置情報（Ｄ１３）及び第２溶接位置２２に対応する第２溶接位置情報（Ｄ２３）を目標として、それぞれの溶接ロボットにおいて侵入角度を変えながら姿勢等のシミュレーションが実行される。シミュレーションを通じて、第１溶接ロボット３１に第２溶接ロボット３２が重ねられ（投影され）、一面側から当該ロボット同士の投影状態を見た場合の移動領域が最小となる位置、姿勢の条件が算出される。
【００３６】
ロボット位置シミュレーション部１６０における一連のシミュレーションの実行により、第１溶接対象物１０の構造１１及び第２溶接対象物２０の構造２１に対する、第１溶接ロボット３１の干渉とともに、第２溶接ロボット３２の干渉も確認される。併せて、ロボット位置シミュレーション部１６０において、各溶接ロボットが溶接位置に到達する時点の姿勢が適切に確保可能か否かもシミュレーションにおいて確認される。さらに、溶接位置への侵入効率の点から、各溶接ロボットを溶接位置まで侵入させる際の侵入角度は最も小さくなる組み合わせが選択される。侵入角度が小さければ溶接ロボットの関節部の回転量も少なくなり、負荷が軽減される。
【００３７】
ロボット位置シミュレーション部１６０の一連のシミュレーション実行によりロボット位置情報（Ｄ４０）として各溶接ロボットの位置、侵入角度が定まる。むろん、ロボット位置情報（Ｄ４０）は、第１溶接位置情報（Ｄ１３）及び第２溶接位置情報（Ｄ２３）に対応する。さらに、これまでの図示から把握されるように、第１溶接対象物１０の第１溶接位置１２と第２溶接対象物２０の第２溶接位置２２は、それぞれに複数存在する。従って、それぞれの溶接位置に応じたロボット位置情報（Ｄ４０）がシミュレーションにより生成される。
【００３８】
治具配置シミュレーション部１７０は、第１溶接対象物１０を固定する第１治具１５と第２溶接対象物２０を固定する第２治具２５を共通化した領域に配置とする際の治具の配置のシミュレーションを実行する。そこで、治具配置シミュレーション部１７０は、ロボット位置情報（Ｄ４０）と、第１治具情報（Ｄ１２）及び第２治具情報（Ｄ２２）との干渉を回避するとともに、重複構造モデル（Ｄ３０）における第１構造情報（Ｄ１１）に対して第１治具情報（Ｄ１２）を配置し、かつ、第２構造情報（Ｄ２１）に対して第２治具情報（Ｄ２２）を配置する。その上で、治具配置シミュレーション部１７０は、第１治具１５及び第２治具２５の領域の配置をシミュレーションして第１溶接対象物１０及び第２溶接対象物２０に共通する領域に設置可能な治具のための共通治具配置情報（Ｄ５０）を生成する。さらに、治具配置シミュレーション部１７０における共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成に際し、治具そのものを互いに共通化させた形状として提示することも可能である。
【００３９】
図５は、第１治具１５及び第２治具２５の配置に関するシミュレーションの模式図である。図は重複構造モデル（Ｄ３０）とロボット位置情報（Ｄ４０）を便宜上可視的に示す。この図からわかるように、溶接位置に対応するロボット位置情報（Ｄ４０）がシミュレーションにより求められている。そこで、ロボット位置情報（Ｄ４０）同士の間の部位に治具を配置するようにすれば、現実の溶接段階においても、溶接ロボットと治具との干渉が回避される。
【００４０】
そこで、図示のロボット位置情報（Ｄ４０）と他のロボット位置情報（図示せず）の間の重複構造モデル（Ｄ３０）の部位、すなわち双方から干渉を受けない部位において、第１治具情報（Ｄ１２）及び第２治具情報（Ｄ２２）を配置するシミュレーションが実行され共通治具配置情報（Ｄ５０）が生成される。このようにすると、車種毎に溶接対象物の形状は異なるとしても、逐一溶接対象物に適合させた形状、配置の治具を調達する必要はなく、溶接対象物の形状の相違を含みつつも、ある程度の治具の形状、配置の共通化が可能となる。
【００４１】
従前例によると、溶接対象物と、これを固定する治具について、車種数に応じた重ね合わせのシミュレーションが実行され、その後に溶接ロボットの配置、侵入角度のシミュレーションが行われていた。そうすると、既に治具の配置等が決まっているため、最適な溶接ロボットの配置等は、より制約の大きな条件下によりシミュレーション実行されることとなる。そのため、シミュレーションの繰り返し回数も増加しやすい。
【００４２】
これに対し、治具の配置、形状、個数等については、溶接ロボットの配置よりも比較的自由に設定可能である。そこで、先に複雑かつ難易度の高いシミュレーション（オフラインティーチング）の実行により溶接ロボットの配置、侵入角度のロボット位置情報（Ｄ４０）が求められる。この結果を踏まえ、次にシミュレーションの実行により共通治具配置情報（Ｄ５０）が求められ、治具の共通化が図られる。従って、本発明にあっては、一連のシミュレーションの過程は効率化される。
【００４３】
ここで、溶接対象物の形状、溶接位置、溶接ロボットの大きさ、形状、治具の形状、配置等の諸条件により、生成されたロボット位置情報（Ｄ４０）が、そのまま最適な共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成に直結しない場合も存在する。つまり、一連のシミュレーション過程が単純に１回で完結しない場合である。その場合、共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成後に、同共通治具配置情報（Ｄ５０）はロボット位置情報（Ｄ４０）の生成にフィードバックされ、ロボット位置情報（Ｄ４０）の生成と共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成は複数回繰り返される。ロボット位置情報（Ｄ４０）の生成と共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成の繰り返しを通じて、ロボット位置情報（Ｄ４０）の生成と共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成についての最適化目的の微調整が可能となる。なお、たとえ、複数回の繰り返しがあるとしても、総じてシミュレーションの負荷は軽減されるため、最終的なロボット位置情報（Ｄ４０）の生成と共通治具配置情報（Ｄ５０）の生成までの負担は軽減される。
【００４４】
続いて、図６の第１フローチャートを用い、本発明の溶接シミュレーション方法及び溶接シミュレーションプログラムとともに説明する。本発明の溶接シミュレーション方法は、溶接シミュレーションプログラムに基づいて、溶接シミュレーション装置１（コンピュータ）により実行される。当該溶接シミュレーションプログラムは、図１の溶接シミュレーション装置１（コンピュータ）に対して、第１対象情報記憶機能、第１治具情報記憶機能、第２対象情報記憶機能、第２治具情報記憶機能、重複構造モデル生成機能、ロボット位置シミュレーション機能、治具配置シミュレーション機能等の各種機能を実行させる。これらの各機能は図示の順に実行される。なお、各機能は前述の溶接シミュレーション装置１の説明と重複するため、詳細は省略する。
【００４５】
図６の第１フローチャートは溶接シミュレーション方法の全体の流れであり、第１対象情報記憶ステップ（Ｓ１１０）、第１治具情報記憶ステップ（Ｓ１２０）、第２対象情報記憶ステップ（Ｓ１３０）、第２治具情報記憶ステップ（Ｓ１４０）、重複構造モデル生成ステップ（Ｓ１５０）、ロボット位置シミュレーションステップ（Ｓ１６０）、治具配置シミュレーションステップ（Ｓ１７０）の各種ステップを備える。その他、溶接シミュレーション方法は、記憶、格納、呼び出し、演算等の各種の図示しないステップも備える。
【００４６】
第１対象情報記憶機能は、第１溶接対象物１０の構造１１と、同第１溶接対象物に包含され予め規定された第１溶接位置１２の両方を有する第１構造情報（Ｄ１１）を記憶する（Ｓ１１０；第１対象情報記憶ステップ）。第１対象情報記憶機能は、図１の溶接シミュレーション装置１（コンピュータ）の第１対象情報記憶部１１０により実行される。
【００４７】
第１治具情報記憶機能は、第１溶接対象物１０を固定する第１治具１５の位置１６及び形状１７の情報を有する第１治具情報（Ｄ１２）を記憶する（Ｓ１２０；第１治具情報記憶ステップ）。第１治具情報記憶機能は、第１治具情報記憶部１２０により実行される。
【００４８】
第２対象情報記憶機能は、第２溶接対象物２０の構造２１と、同第２溶接対象物２０に包含され予め規定された第２溶接位置２２の両方の情報を有する第２構造情報（Ｄ１２）を記憶する（Ｓ１３０；第２対象情報記憶ステップ）。第２対象情報記憶機能は、第２対象情報記憶部１３０により実行される。
【００４９】
第２治具情報記憶機能は、第２溶接対象物２０を固定する第２治具２５の位置２６及び形状２７の情報を有する第２治具情報（Ｄ２２）を記憶する（Ｓ１４０；第２治具情報記憶ステップ）。第２治具情報記憶機能は、第２治具情報記憶部１４０により実行される。
【００５０】
重複構造モデル生成機能は、第１構造情報（Ｄ１１）と第２構造情報（Ｄ２１）とを組み合わせることにより、第１溶接対象物１０の構造１１及び第２溶接対象物２０の構造２１を重ね合わせるシミュレーションを実行して重複構造モデル（Ｄ３０）を生成する（Ｓ１５０；重複構造モデル生成ステップ）。重複構造モデル生成機能は、重複構造モデル生成部１５０により実行される。
【００５１】
ロボット位置シミュレーション機能は、重複構造モデル（Ｄ３０）において、第１構造情報（Ｄ１１）に包含された第１溶接位置１２に対応する第１溶接位置情報（Ｄ１３）及び第２構造情報（Ｄ２１）に包含された第２溶接位置２２に対応する第２溶接位置情報（Ｄ２３）に対して複数の溶接ロボット３０の先端部３５を侵入させるに際し、複数の溶接ロボット３０の一面側における複数の溶接ロボット３０の移動領域を最小とする複数の溶接ロボット３０の位置をシミュレーションしてロボット位置情報（Ｄ４０）を生成する（Ｓ１６０；ロボット位置シミュレーションステップ）。ロボット位置シミュレーション機能は、ロボット位置シミュレーション部１６０により実行される。
【００５２】
治具配置シミュレーション機能は、重複構造モデル（Ｄ３０）において、第１溶接対象物１０を固定する第１治具１５と第２溶接対象物２０を固定する第２治具２５とを共通化した領域に配置させるに際し、ロボット位置情報（Ｄ４０）と第１治具情報（Ｄ１２）及び第２治具情報（Ｄ２２）との干渉を回避する領域に第１治具１５及び第２治具２５を配置するようにシミュレーションして共通治具配置情報（Ｄ５０）を生成する（Ｓ１７０；治具配置シミュレーションステップ）。治具配置シミュレーション機能は、治具配置シミュレーション部１７０により実行される。
【００５３】
図７の第２フローチャートは、当該溶接シミュレーション方法において、ロボット位置シミュレーションステップ（Ｓ１６０）と治具配置シミュレーションステップ（Ｓ１７０）を繰り返す場合の処理例である。第１フローチャートの一連の処理の説明にあるとおり、ロボット位置シミュレーションステップ（Ｓ１６０）はロボット位置情報（Ｄ４０）を生成し、治具配置シミュレーションステップ（Ｓ１７０）は共通治具配置情報（Ｄ５０）を生成する。
【００５４】
そこで、ロボット位置情報（Ｄ４０）と共通治具配置情報（Ｄ５０）のシミュレーション結果が取得され、適時記憶される（Ｓ３１１）。そして、当該シミュレーションの取得結果の適正（無理がないこと）が確認される（Ｓ３１２）。ここで、再度の検証（修正）が必要であると判定された場合（Ｓ３１２のＮｏ）、直前のシミュレーション結果を踏まえての再度のロボット位置シミュレーションステップ（Ｓ１６０）が実行される（Ｓ３１３）。そして、再度の治具配置シミュレーションステップ（Ｓ１７０）が実行される（Ｓ３１４）。当該シミュレーションの取得結果について適正であれば（Ｓ３１２のＹｅｓ）、再度ロボット位置シミュレーションステップ（Ｓ１６０）と治具配置シミュレーションステップ（Ｓ１７０）を繰り返す必要はなくそのまま終了する。むろん、当該繰り返しの処理はシミュレーションの取得結果が適正となるまで繰り返される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の溶接シミュレーション装置によると、異なる形状の溶接対象物が存在する状況下における溶接ロボットの配置、侵入角度の共通化のシミュレーションが可能となり、従前のシミュレーション装置の代替として有望である。また、溶接シミュレーション方法においても、同様の効果が見込まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１  溶接シミュレーション装置
１０  第１溶接対象物
１２  第１溶接位置
１５  第１治具
２０  第２溶接対象物
２２  第２溶接位置
２５  第２治具
３０  溶接ロボット
３１  第１溶接ロボット
３２  第２溶接ロボット
３５，３６，３７  先端部
１１０  第１対象情報記憶部
１２０  第１治具情報記憶部
１３０  第２対象情報記憶部
１４０  第２治具情報記憶部
１５０  重複構造モデル生成部
１６０  ロボット位置シミュレーション部
１７０  治具配置シミュレーション部
２００  表示装置
２１０  入力装置
２２０  入出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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