JPH0890233A - 溶接ロボットの運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数台の溶接ロボットによる溶接作業分担が
均等になるように溶接ロボットの運転制御を行う方法。 【構成】 本発明の方法は，データ収集手段３によるデ
ータ収集工程において溶接対象１１の溶接線の中心座標
や予定溶接時間を演算し，領域分割手段４による領域分
割工程において，それぞれの溶接ロボット１４の溶接時
間が均等になるように溶接対象領域が分割され，複数台
の溶接ロボット１４の溶接作業分担が決定されるように
構成されている。上記構成により，各溶接ロボットの溶
接作業が均等に分担され，溶接作業時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，溶接ロボットの運転制
御に係り，特に複数台の溶接ロボットで溶接を行うシス
テムにおいて，各溶接ロボットの溶接作業分担が均等に
なるように溶接ロボットの運転制御を行う方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年，溶接作業の自動化が進展し，溶接
ロボットを使用して溶接作業の省力化を図ることが多く
なっている。特に，溶接対象が大きい場合には，その溶
接作業現場において複数の溶接ロボットの各々により溶
接対象の各溶接線の溶接作業を分担して溶接作業を行う
ことが溶接作業の能率向上の点で好ましい。このように
各溶接線の溶接作業を分担するとき，どの溶接ロボット
がどの溶接線の溶接作業を分担するのかを，決定する必
要があるが，その分担の決定方法は作業員が現場作業の
経験により大まかに決定しているのが現状である。そし
て，溶接作業の分担決定に従って各溶接ロボットをその
担当する作業領域内の溶接線に沿って溶接動作を実行す
るようにティーチングし，実際の溶接作業が行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，溶接対
象が大型化して溶接線数が多くなり，使用する溶接ロボ
ットの台数が増えた場合には次のような問題が生じてい
る。即ち，溶接線数が増えると各溶接ロボットに分担さ
せるべき溶接線の組み合わせ数が非常に多くなる。その
ため，各溶接ロボットに溶接線を分担させて実際に溶接
作業を行った場合，それぞれ溶接ロボットに分担させる
溶接線の割り当てによって溶接終了時間にばらつきが生
じ，最短時間で全溶接作業を完了させることが困難にな
っている。これは，作業員が溶接対象物の各溶接線の溶
接作業分担をそれぞれの溶接ロボットに，現場作業での
経験に基づいて大まかに割り当てたために起こるのであ
り，各溶接ロボットにおける溶接完了時間にばらつきが
生じることが避けられず，溶接作業が必ずしも最短時間
にはならない場合が殆どであった。そこで，多数の溶接
線を有する溶接対象物において，最短時間で溶接作業が
完了するように各溶接ロボットに溶接線を分担させて溶
接作業を行うことが要望されている。本発明は，このよ
うな従来の技術における課題を解決するためになされた
ものであり，多数の溶接線を有する溶接対象の溶接作業
を複数の溶接ロボットで分担する場合において，各溶接
ロボットの作業分担が均等になるように溶接ロボットの
運転制御を行う溶接ロボットの運転制御方法を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は，共通の移動空間内に設置された溶接対象領
域を移動自在な複数の溶接ロボットで分担して溶接する
際の，各溶接ロボットの運転を制御する方法において，
溶接対象領域の全溶接線のデータを収集するデータ収集
工程と，上記データ収集工程で収集された全溶接線のデ
ータに基づき，各溶接ロボットの分担する溶接時間の合
計が均等になるように溶接対象領域を分割する領域分割
工程と，から成ることを特徴とする溶接ロボットの運転
制御方法である。さらには，上記データ収集工程では，
各溶接線の中心座標及び各溶接線の溶接に要する時間を
求めることによりデータ収集を行う溶接ロボットの運転
制御方法である。さらには，上記データ収集工程では，
溶接線を区分し，各区分毎の中心座標および区分毎の溶
接に要する時間を求めることによりデータ収集を行う溶
接ロボットの運転制御方法である。

【０００５】さらには，上記領域分割工程では，溶接対
象領域を縦横方向のいずれか一方の方向に該一方の方向
に並んだ溶接ロボットの組数で大分割領域に分割した時
の各大分割領域毎の溶接時間の合計が均等になるように
溶接対象領域を分割した後に，各大分割領域を他方の方
向に該他方の方向に並んだ溶接ロボットの台数でさらに
中分割領域に分割した時の各中分割領域毎の溶接時間の
合計が均等になるように各大分割領域を分割する溶接ロ
ボットの運転制御方法である。さらには，上記他方の方
向に並んだ溶接ロボットで１本の溶接線を分担して共同
で溶接する必要がある時には，上記領域分割工程で一旦
その共同で溶接すべき共同溶接線を除いて，残余の溶接
線について溶接対象領域を中分割領域まで分割した後
に，上記共同溶接線について大分割領域に分割する溶接
ロボットの運転制御方法である。さらには，上記複数の
溶接ロボットに故障中の溶接ロボットがある時には，そ
の故障中の溶接ロボットが占有する溶接対象領域を除い
た残余の溶接対象領域について，溶接対象領域を分割す
る溶接ロボットの運転制御方法である。さらには，上記
領域分割工程で分割された各中分割領域内を更に小分割
領域に分割し，各小分割領域間の溶接作業順序を溶接作
業のシュミレーション結果に基づいて決定する溶接ロボ
ットの運転制御方法である。

【０００６】

【作用】本発明によれば，データ収集工程により，溶接
対象領域の全溶接線のデータが収集される。このように
収集された溶接線のデータに基づいて領域分割工程によ
り，各溶接ロボットの分担する溶接時間の合計が均等に
なるように溶接対象領域が分担される。従って，各溶接
ロボットの作業分担が均等になるように溶接ロボットの
運転制御を行うことができる。さらに，上記データ収集
工程では，各溶接線のデータを各溶接線の中心座標及び
各溶接線の溶接に要する時間を求めることによりデータ
を確実に収集することができる。さらに，上記データ収
集工程では，溶接線を区分し，各区分毎の中心座標及び
各溶接線の溶接に要する時間を求めることによりデータ
をより確実に収集することができる。さらに，上記領域
分割工程では，溶接対象領域が縦横方向のいずれか一方
の方向に該一方の方向に並んだ溶接ロボットの組数に基
づき，それぞれの溶接時間の合計が均等になるように大
分割領域に分割され，さらに他方の方向に並んだ溶接ロ
ボットの台数で，それぞれの溶接時間の合計が均等にな
るように中分割領域に分割される。これにより，各中分
割領域を各溶接ロボットが溶接するのに要する作業時間
がより均等になる。

【０００７】さらに，上記他方の方向に並んだ溶接ロボ
ットで１本の溶接線を分担して共同で溶接する必要があ
る時には，上記領域分割工程で一旦その共同溶接線を除
いて，残余の溶接線について溶接対象領域を中分割領域
まで分割した後に，上記共同溶接線について大分割領域
に分割することにより対処可能である。さらに，故障中
の溶接ロボットがある時には，その溶接ロボットが占有
する溶接対象領域を除いた残余の溶接対象領域について
溶接対象領域を分割することにより対処可能である。さ
らに，上記領域分割工程では，分割された中分割領域が
さらに小分割領域に分割され，この各小分割領域に対し
て溶接作業順序が溶接作業のシュミレーション結果に基
づいて決定される。その溶接作業順序にしたがって溶接
作業を行えば，各溶接ロボットは最短の溶接時間で作業
を完了することができる。

【０００８】

【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，
以下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本
発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係る溶接ロボットの運転
制御方法を適用可能なシステムの概略構成を示すブロッ
ク図，図２は本発明の溶接ロボットの運転制御方法を利
用した溶接ロボット等の概略配置を示す斜視図，図３は
本発明の溶接ロボットの運転制御方法を示すフロー図，
図４は溶接対象領域を分割する方法を示す摸式図，図５
は各溶接ロボット毎の溶接順序の決定方法を示す概略説
明図，図６は故障した溶接ロボットによる占有領域を示
す摸式図である。図２に示すように，多数の溶接線２１
（図４のＡ参照）を有する溶接対象１１を複数の溶接ロ
ボット１４で溶接するために，溶接対象１１を跨ぐよう
に５基の門型支柱１２が設置され，この各門型支柱１２
に各溶接ロボット１４がそれぞれ移動機構１３によって
Ｘ−Ｙ−Ｚ方向（縦横高さ方向）に移動自在に配置され
ている。上記溶接対象１１は比較的溶接線数が多い大型
のものであり，複数（本実施例では１０）台の溶接ロボ
ット１４によって溶接対象１１の溶接作業を分担してい
る。

【０００９】本発明による溶接ロボットの運転制御方法
では，図３（ａ）に示すように，ステップＳ１０で各溶
接線２１を幾何的に定義するためのデータを収集し，次
のステップＳ１１で複数の各溶接ロボット１４の溶接作
業時間が均等となるように上記溶接対象１１の溶接作業
分担を決定する。そして，最後のステップＳ１２で決定
された溶接作業分担領域内での溶接ロボット１４の作業
順を決定する。上記方法を適用可能な各溶接ロボット１
４の運転を制御するシステムは，図１に示すように，コ
ンピュータを利用した制御部２を有している。この制御
部２には，ＣＰＵを予め記憶されているプログラムに従
って動作させることによって構成されるデータ収集手段
３および領域分割手段４が設けられている。上記データ
収集手段３には，コンピュータを利用した製図システム
（以下，ＣＡＤシステムという）１から上記溶接対象１
１における各溶接線２１のデータが入力されている。こ
の各溶接線２１のデータは，上記ＣＡＤシステムで溶接
対象１１を設計する際に，予めＣＡＤシステムにより演
算されている各溶接線２１の座標，長さ及び角度等のデ
ータが利用される。これらのデータを利用することによ
り，各溶接線２１を幾何的に定義することが容易にな
る。このように制御部２内のデータ収集手段３に各溶接
線２１のデータが入力されると，該データ収集手段３で
各溶接線２１の中心座標や予定溶接時間が演算される。
この演算された各溶接線２１の中心座標や予定溶接時間
は，上記領域分割手段４に入力され，領域分割手段４に
より上記複数の各溶接ロボット１４の溶接作業時間が均
等になるように，上記溶接対象１１の溶接対象領域が分
割される。そして，このように設定された各溶接ロボッ
ト１４の溶接対象領域内における各溶接線２１のデータ
がインターフェース５を介して各溶接ロボット１４へ伝
達され，各溶接ロボット１４が伝達されたデータにより
各溶接線２１に沿って溶接作業を実行するように各溶接
ロボット１４をティーチングし，溶接作業が行われる。

【００１０】以下，上記システムの動作を上記方法と対
応づけて説明する。上記各溶接ロボット１４の運転を制
御するシステムでは，図３（ｂ）に示すように，まず，
上記ＣＡＤシステム等（ステップＳ１）により設計され
た溶接対象領域内の溶接箇所を拾い出し，ステップＳ２
で上記データ収集手段３へ溶接線２１のデータを送出す
る（データ収集工程）。このときデータ収集手段３では
横方向に並んだ溶接ロボット１４が共同作業で溶接する
溶接線２１（共同溶接線）のデータであれば，これを拾
い出し，演算対象から除外する（ステップＳ３）。共同
溶接線とは，例えば高さ方向の壁を２台のロボットが裏
表から同時に両面溶接するようなものをいう。また，故
障中の溶接ロボット１４が予め判っている場合にはその
溶接ロボット１４の溶接範囲のデータを除外（ステップ
Ｓ４）し，溶接対象となる溶接線２１の中心座標および
溶接に要する時間を計算する。これによりデータが量子
化されて確実に収集できる。さらに，溶接線の長さを適
宜分割して溶接線を区分し，各区分毎の中心座標及び各
溶接線の座標に要する時間を求めて量子化することによ
り，データをより確実に収集することもできる。中心座
標と溶接時間が計算された溶接対象データは上記領域分
割手段４に送られ，溶接対象１１の縦方向の分割が行わ
れる（ステップＳ５）。この分割には，分割数＝縦方向
の溶接ロボット１４の組数＝溶接ロボット１４の総数
（本実施例では１０台）／横方向に並列される溶接ロボ
ット１４の総数（本実施例では２台）の計算式が用いら
れ，本実施例では５等分に分割することが決定される。
この決定に基づき溶接作業の対象となる全ての溶接線２
１の溶接時間の合計が５等分され，大分割領域２３（図
４のＣ参照）が決定される（領域分割工程）。具体的に
は以下のようになされる。

【００１１】ステップＳ１〜Ｓ４で求めた溶接線２１の
中心座標位置を縦方向上部より走査し，溶接時間をたし
あわせていく。溶接時間の合計が総溶接時間／（縦方向
の溶接ロボット１４の組数）の整数倍となったところで
境界線を設定する。これを（縦方向の溶接ロボット１４
の組数−１）回行うことにより，ステップＳ５の分割が
行える。さらに，大分割領域２３は横方向に並設される
溶接ロボット１４の台数に基づき２等分され，中分割領
域２４（図４のＤ参照）が決定される（ステップＳ
６）。具体的には以下のようになされる。各大分割領域
２３で，横方向左から走査し，溶接時間をたしあわせて
いく。溶接時間の合計がステップＳ５の大分割領域２３
内の溶接時間／横方向の溶接ロボット１４の台数の整数
倍となったところで境界線を設定する。これを（横方向
の溶接ロボット１４の台数−１）回行うことによりステ
ップＳ６の分割が行われる。以上の操作で各ロボットの
溶接分担が決定できる。ステップＳ３で除外された共同
溶接線については，上記ステップＳ５と同様に縦方向に
５分割することにより，それぞれの溶接ロボット１４毎
の溶接時間が均等に分割された状態で各大分割領域２３
に割り当てられ，更にこの割り当て分が，共同作業を行
う溶接ロボット１４が分担する各中分割領域２４にそれ
ぞれ加算される（ステップＳ７）。そして各溶接ロボッ
ト１４で溶接作業順が決定される（ステップＳ８）。上
記データ収集工程及び領域分割工程では，図４に示すよ
うに，共同で溶接する部分を除いた各溶接線２１のデー
タが，上記データ収集手段３により量子化される（図４
のＡ）。次いで各溶接線２１は，各溶接線２１の中心座
標にその溶接線２１の溶接時間に応じて半径の異なる各
ドット２２で定義される（図４のＢ）。この各ドット２
２を演算することによって全溶接時間を算出し，図３
（ｂ）のステップＳ５に従って溶接時間が均等になるよ
うに５等分され，大分割領域２３に分けられる。

【００１２】更に，上記ステップＳ６において，各大分
割領域２３毎に溶接時間をそれぞれ２等分して，各大分
割領域２３を各中分割領域２４にわけ，各溶接ロボット
１４の溶接領域が決定される。このとき，図５に示すよ
うに，例えば溶接ロボット１４ａが分担する中分割領域
２４ａは，例えば小分割領域２５に４等分される。そし
て，すべてのロボットが分割した領域を同じ順序で溶接
した場合の溶接作業シミュレーションを共同作業以外の
溶接線に続き共同作業の溶接線について行い，最も総作
業時間の短い作業順序を選ぶ。例えば，溶接ロボット１
４ａについては，各小分割領域２５をＡ１，Ｂ１，Ｃ
１，Ｄ１としたときに，Ａ１から溶接を開始したとする
と，Ａ１〜Ｄ１の溶接順の全組み合わせは次の通りであ
る。 Ａ１→Ｂ１→Ｃ１→Ｄ１，Ａ１→Ｃ１→Ｂ１→Ｄ１， Ａ１→Ｄ１→Ｂ１→Ｃ１，Ａ１→Ｂ１→Ｄ１→Ｃ１， Ａ１→Ｃ１→Ｄ１→Ｂ１，Ａ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｂ１ 上記溶接順で運転された場合を，それぞれシミュレーシ
ョンして，その結果に基づき溶接作業時間が最短となる
ように溶接順を決定する。このような各中分割領域２４
内の小分割領域２５の溶接順の決定は，中分割領域２４
ｂ〜２４ｄ…を分担する各溶接ロボット１４ｂ〜１４ｄ
について順次に行われる。尚，ここでは，各溶接分担領
域は４等分としたが，各ロボットが同一領域に存在する
時に，干渉が起こらなければよいので，この条件を満た
す任意の分割数にしてもよい。ただし，溶接シミュレー
ションを行う組み合わせ（回数）は増加する。

【００１３】また複数の溶接ロボット１４に故障中の溶
接ロボット１４がある場合には，図６に示すように，そ
の故障中の溶接ロボット１４が占有している領域３０
は，他の溶接ロボット１４でも溶接することができなく
なる。このため，上記領域３０内のドット２２ａは溶接
範囲から除外されて溶接対象１１の溶接を完了させる。
また，１つの溶接線が１つのロボットの動作範囲を越え
た場合，溶接線単位で分担を決定すると実際にはその溶
接線すべてを溶接できない領域が発生する。このような
場合は，先述した溶接線を区分する方法を用いる。例え
ば１つのロボットで溶接できる領域で，対象となる溶接
線を区分しておき，分担を決定すればよい。このように
溶接ロボットの運転を制御すると，各溶接ロボット１４
の溶接時間が殆ど等しくなり，従来のように作業員の経
験により大まかに各溶接ロボット１４の溶接作業分担を
決定している場合と比較して，最短時間での溶接作業が
確実に実現される。尚，上記実施例では領域分割工程で
溶接対象領域を縦方向に分割して大分割領域２３となし
た後，横方向に分割して中分割領域２４としたが，実使
用に際しては縦横逆の順に分割してもよい。即ち，縦横
方向のいずれか一方の方向に分割後，他方の方向に分割
すればよい。尚，上記実施例では縦方向のロボットの各
組をなす横方向のロボット台数が全て２台の場合を示し
たが，実使用に際しては，各組ごとにロボット台数が異
なる場合であってもよい。

【００１４】

【発明の効果】本発明にかかる溶接ロボットの運転制御
方法は，上記したように構成されているため，溶接対象
を各溶接ロボットの作業時間が均等になるように分割
し，各分割領域内の各溶接線の溶接作業時間を各々の溶
接ロボットにより最短時間に短縮した状態で溶接作業を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る溶接ロボットの運転
制御方法を適用可能なシステムの概略構成を示すブロッ
ク図。

【図２】 溶接ロボットの運転制御方法を利用した溶接
ロボット等の概略配置を示す斜視図。

【図３】 本発明の溶接ロボットの運転制御方法を示す
フロー図。

【図４】 溶接対象領域を分割する方法を示す摸式図。

【図５】 各溶接ロボット毎の溶接順序の決定方法を示
す模式図。

【図６】 故障した溶接ロボットによる占有領域を示す
摸式図。

【符号の説明】

２…制御部 ３…データ収集手段（データ収集工程を実行） ４…領域分割手段（領域分割工程を実行） ２１…溶接線 ２３…大分割領域 ２４…中分割領域 ２５…小分割領域

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通の移動空間内に設置された溶接対象
   領域を移動自在な複数の溶接ロボットで分担して溶接す
   る際の，各溶接ロボットの運転を制御する方法におい
   て，溶接対象領域の全溶接線のデータを収集するデータ
   収集工程と，上記データ収集工程で収集された全溶接線
   のデータに基づき，各溶接ロボットの分担する溶接時間
   の合計が均等になるように溶接対象領域を分割する領域
   分割工程と，から成ることを特徴とする溶接ロボットの
   運転制御方法。
2. 【請求項２】 上記データ収集工程では，各溶接線の中
   心座標及び各溶接線の溶接に要する時間を求めることに
   よりデータ収集を行う請求項１記載の溶接ロボットの運
   転制御方法。
3. 【請求項３】 上記データ収集工程では，溶接線を区分
   し，各区分毎の中心座標および区分毎の溶接に要する時
   間を求めることによりデータ収集を行う請求項１記載の
   溶接ロボットの運転制御方法。
4. 【請求項４】 上記領域分割工程では，溶接対象領域を
   縦横方向のいずれか一方の方向に該一方の方向に並んだ
   溶接ロボットの組数で大分割領域に分割した時の各大分
   割領域毎の溶接時間の合計が均等になるように溶接対象
   領域を分割した後に，各大分割領域を他方の方向に該他
   方の方向に並んだ溶接ロボットの台数でさらに中分割領
   域に分割した時の各中分割領域毎の溶接時間の合計が均
   等になるように各大分割領域を分割する請求項１記載の
   溶接ロボットの運転制御方法。
5. 【請求項５】 上記他方の方向に並んだ溶接ロボットで
   １本の溶接線を分担して共同で溶接する必要がある時に
   は，上記領域分割工程で一旦その共同で溶接すべき共同
   溶接線を除いて，残余の溶接線について溶接対象領域を
   中分割領域まで分割した後に，上記共同溶接線について
   大分割領域に分割する請求項４記載の溶接ロボットの運
   転制御方法。
6. 【請求項６】 上記複数の溶接ロボットに故障中の溶接
   ロボットがある時には，その故障中の溶接ロボットが占
   有する溶接対象領域を除いた残余の溶接対象領域につい
   て，溶接対象領域を分割する請求項１又は４記載の溶接
   ロボットの運転制御方法。
7. 【請求項７】 上記領域分割工程で分割された各中分割
   領域内を更に小分割領域に分割し，各小分割領域間の溶
   接作業順序を溶接作業のシュミレーション結果に基づい
   て決定する請求項４記載の溶接ロボットの運転制御方
   法。