JP2004009132A

JP2004009132A - シーム溶接装置

Info

Publication number: JP2004009132A
Application number: JP2002170108A
Authority: JP
Inventors: Naoji Yamaoka; 山岡　直次; Hidekazu Ryu; 龍　秀和; Hiroyuki Yagi; 八木　博之; Takashi Shimada; 島田　高司; Seiichi Maejima; 前島　清一; Masahiro Ohashi; 大橋　昌宏; Takayuki Araki; 荒木　孝幸
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】外観デザインおよび機能性等の向上によって、従来と比較してより一層複雑となったワークの種々の溶接ラインに倣って円滑にシーム溶接を遂行することにある。
【解決手段】支持プレート５８と、支柱２４を支点として本体部１２を前記支持プレート５８と一体的に水平方向に沿って所定角度回動させる回動手段６２とを有する回動機構２６を備え、溶接点を支点として、ワーク２０の外周端部の溶接ラインの形状に対応させて上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂを水平方向に沿って所定角度だけ回動させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用の燃料タンク等のような容器類に形成された二次元ないし三次元的な曲線からなる溶接ラインを円滑にシーム溶接することが可能なシーム溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス成形された２つの部材の外周端部を重ね合わせて中空状の容器を組み付け、その重畳された外周端部を一組の電極ロールによってシーム溶接することにより、例えば、車両用の燃料タンク等を製造している。
【０００３】
すなわち、外周端部が重畳された２つのプレス成形部材（以下、ワークという）を多関節ロボットのアームに保持し、前記アームの操作によってワークを変位させ、固定されたシーム溶接装置の一組の電極ロールの間に外周端部を倣わせることにより、前記重畳された外周端部を一体的に結合している。
【０００４】
換言すると、従来技術では、通常の定置式シーム溶接装置と多関節ロボットによるワーク送り装置とを組み合わせ、ワーク側を駆動させてシーム溶接装置側を固定する方法が一般的に採用されている。
【０００５】
ところで、本出願人は、電極ロールによるワークの実際の送り量と多関節ロボットの動きによるワークの送り量との非合致を自動的に検出して軌道修正を行うことが可能な自動シーム溶接装置における制御方法を提案している（特公平３−６８７９１号公報参照）。
【０００６】
すなわち、特公平３−６８７９１号公報では、ワーク保持具を介してワークを保持する垂直の手首軸に作用する実際のトルクと、電極ロールによるワークの実際の送り量とロボットの動きによるワークの送り量とが合致しているときに該手首軸に作用する正規のトルクとの偏差を検出し、前記偏差に対応して前記電極ロールの回転速度やワークに対する該電極ロールの進行方向を変化させる技術的思想が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、外観デザインおよび機能性等の向上によって、従来と比較してより一層複雑となったワークの種々の溶接ラインに倣って円滑にシーム溶接を遂行することが可能なシーム溶接装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ロボットにワークを保持させ、前記ワークの外周端部を挟持する一組の電極ロールによって溶接するシーム溶接装置において、
前記一組の電極ロールによってワークが挟持される挟持部を支点として、ワークの外周端部の溶接ラインの形状に対応させて該一組の電極ロールを水平方向に沿って所定角度だけ回動させる回動機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、前記回動機構を、前記一組の電極ロールを含む本体部を支持する支持プレートと、前記支持プレートに軸着された支柱と、前記支柱を支点として前記一組の電極ロールを含む本体部を支持プレートと一体的に水平方向に沿って所定角度回動させる回動手段とからなる簡素な構造によって構成することにより、装置全体が大型化および重量化することを防止することができる。
【００１０】
また、前記一組の電極ロールによってワークが挟持される挟持部を、支持プレートの支柱と同一鉛直線上に設定することにより、一組の電極ロールによるワークの溶接点が一定に保持されてよい。
【００１１】
なお、前記回動手段には、ラックおよびピニオンと、前記ピニオンが駆動軸に軸着されたサーボモータとが含まれるとよい。
【００１２】
本発明によれば、回動機構は、一組の電極ロールによってワークが挟持される挟持部を支点として、ワークの外周端部の溶接ラインの形状に対応させて該一組の電極ロールを水平方向に沿って所定角度だけ回動させることができる。従って、外観デザインおよび機能性等の向上によって従来と比較してワークの溶接ラインの形状がより一層の複雑となった場合であっても、円滑にシーム溶接を遂行することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るシーム溶接装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１４】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るシーム溶接装置を示す。
【００１５】
このシーム溶接装置１０は、複数のフレームによって構築された本体部１２と、前記本体部１２のテーブル１４上に設けられ、上部電極ディスク（上部電極ロール）１６ａおよび下部電極ディスク（下部電極ロール）１６ｂを有する上部および下部電極機構１８ａ、１８ｂと、前記上部電極ディスク１６ａと下部電極ディスク１６ｂとの間に挟持されたワーク２０の被溶接部を加圧するとともに、前記加圧力を調節することが可能なオフセット加圧機構２２と、前記上部および下部電極機構１８ａ、１８ｂ、オフセット加圧機構２２および本体部１２を含む装置全体を、支柱２４を支点として水平面に沿った約９０度の角度の範囲内で回動させる回動機構２６（図７参照）とを備える。
【００１６】
下部電極機構１８ｂは、本体部１２のテーブル１４上に固定され、下部電極ディスク１６ｂを回動自在に軸支する一組の軸受部材２８、３０と、前記下部電極ディスク１６ｂを所定方向に回転させる下部電極駆動モータ３２と、前記下部電極駆動モータ３２の回転駆動力を下部電極ディスク１６ｂに伝達する第１ユニバーサルジョイント３４とを有する。
【００１７】
上部電極機構１８ａは、前記上部電極ディスク１６ａを所定方向に回転させる上部電極駆動モータ３６と、前記上部電極駆動モータ３６の回転駆動力を上部電極ディスク１６ａに伝達する第２ユニバーサルジョイント３８とを有する。
【００１８】
なお、上部電極ディスク１６ａは、下部電極ディスク１６ｂと比較してその直径が大きく設定されている。また、前記上部電極駆動モータ３６および下部電極駆動モータ３２は、サーボモータが用いられるとよい。
【００１９】
オフセット加圧機構２２は、図２に示されるように、スペーサ４０を介して上部電極ディスク１６ａを支持し、本体部１２のテーブル面と略直交する鉛直面に沿って上下方向に変位自在に設けられたブラケット４２と、前記ブラケット４２に支持された上部電極ディスク１６ａを鉛直方向に沿って案内するガイド手段４４と、前記上部電極ディスク１６ａを下部電極ディスク１６ｂ側に向かって押圧する加圧手段４６とを有する。
【００２０】
前記ガイド手段４４は、本体部１２の鉛直面に連結され、上下方向に沿って略平行に延在する一組のガイドレール４８と、前記ブラケット４２に連結され前記ガイドレール４８に沿って摺動する断面コ字状のガイドブロック５０とを有する（図３参照）。この場合、前記ガイドレール４８に沿って摺動するガイドブロック５０の案内作用下に、ブラケット４２は、鉛直上下方向に沿って変位可能に設けられている。
【００２１】
前記加圧手段４６は、図４に示されるように、固定プレート５２を介して本体部１２のテーブル１４上に固定された一組のシリンダ５４からなる加圧用アクチュエータを有し、シリンダチューブから外部に露呈するピストンロッド５６の端部がブラケット４２に連結されている。従って、供給される圧力流体（例えば、エアー）の作用下にシリンダ５４を駆動させ、上下方向に沿って変位するピストンロッド５６を介してブラケット４２を昇降させることができる。この結果、ブラケット４２と一体的に変位する上部電極ディスク１６ａと、固定された下部電極ディスク１６ｂとの間に挟持されるワーク２０に対して所望の加圧力が負荷される。
【００２２】
回動機構２６は、図５および図６に示されるように、本体部１２を支持する支持プレート５８と、前記支持プレート５８に軸着された支柱２４と、前記支持プレート５８と所定間隔離間する下部側に設けられ、支柱２４を支持する基台６０と、前記支柱２４の軸心を支点として所定角度だけ水平方向に沿って回動させる回動手段６２と、前記支持プレート５８の底面部に回動自在に軸支され、該支持プレート５８が回動する際、基台６０上を転動する複数のローラ部材６４とを含む。
【００２３】
前記回動手段６２は、前記支持プレート５８上に固定された回動用モータ（サーボモータ）６６と、前記回動用モータ６６に付設される減速機６８と、前記回動用モータ６６のモータ軸に連結されるピニオン７０と、前記基台６０に固定され、前記ピニオン７０に噛合する円弧状のラック７２とを含む。
【００２４】
前記回動機構２６では、図示しない電源に接続された回動用モータ６６を付勢することによりピニオン７０が所定方向に回転し、ピニオン７０とラック７２との噛合作用下に、支柱２４を支点として支持プレート５８が水平面に沿って約９０度の角度の範囲内で回動自在に設けられている（図７参照）。従って、支持プレート５８上に設けられた上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂは、支持プレート５８と一体的に所定角度の範囲内で回動するように設けられている。
【００２５】
なお、図１１に示されるように、回動手段６２を支柱２４から離間する支持プレート５８の側部に設け、支持プレート５８と基台６０との間に円弧状のガイドレール７４を介装するようにしてもよい。
【００２６】
この場合、上部電極ディスク１６ａと下部電極ディスク１６ｂとの間に挟持されて溶接されるワーク２０の溶接点（挟持部）と、前記支柱２４の軸線とは、鉛直方向に沿って一致するように設定されている（図１参照）。
【００２７】
上部電極駆動モータ３６および下部電極駆動モータ３２に近接する前記本体部１２の側面には、溶接トランス７６が固定される。
【００２８】
本発明の実施の形態に係るシーム溶接装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２９】
先ず、シーム溶接装置１０によって溶接されるワーク２０について説明する。
【００３０】
このワークは、図８に示されるように、二輪車用の燃料タンクとして使用されるものであり、プレス成形された２つの部材の外周端部７８を重ね合わせて組み付けられたものである。前記外周端部７８には、二次元または三次元的に複雑な複合曲線からなる溶接ラインＡ（一点鎖線参照）が設けられる。
【００３１】
なお、例えば、オンロードタイプまたはオフロードタイプ等の各種の二輪車に装着される燃料タンクの形状が相違しているとともに、四輪車に装着される燃料タンクの形状もそれぞれ異なる形状に形成されている。従って、車両の種類、タイプ等に対応して燃料タンクの形状が相違するとともに、各種の燃料タンクに形成される溶接ラインＡの形状も異なっている。
【００３２】
さらに、外観デザインおよび機能性等の向上によって燃料タンクの形状が種々変化し、前記燃料タンクの形状の変化に対応して、溶接ラインＡの形状が従来と比較してより一層の複雑な形状に形成されている。
【００３３】
前記ワーク２０は、ＸＹＺの３軸を含む多軸に変位可能に設けられた公知の多関節ロボットのアーム８０に、例えば、ブラケット等のワーク保持治具８２を介して保持され、前記アーム８０の操作によってワーク２０を変位させることができる（図１参照）。
【００３４】
この場合、上部電極駆動モータ３６および下部電極駆動モータ３２による上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂの回転駆動と、多関節ロボットのアーム８０の動作とが図示しないコントローラを介して同期するように設定され、また、前記上部電極駆動モータ３６および下部電極駆動モータ３２は、前記コントローラから出力されるモータ用制御信号によって回転速度が制御される。
【００３５】
前記コントローラには、例えば、ワーク２０の溶接ラインＡ等に対応する所望の数値制御情報が予め入力されており、多関節ロボットは、前記コントローラから出力されるロボット用制御信号に基づいて各種の動作が制御される。
【００３６】
また、回動機構２６に設けられた回動用モータ６６には、前記コントローラからの制御信号が入力され、前記制御信号に基づいて回動用モータ６６が制御される。従って、後述するように、上部電極ディスク１６ａと下部電極ディスク１６ｂの回動角度をコントローラからの制御信号によって制御することができる。
【００３７】
ワーク２０をワーク保持治具８２を介して保持した後、多関節ロボットのアーム８０の動作によって上部電極ディスク１６ａと下部電極ディスク１６ｂとの間にワーク２０の外周端部７８を挟持する。
【００３８】
この場合、上部電極ディスク１６ａと下部電極ディスク１６ｂは、オフセット加圧機構２２によって予め所定間隔離間した状態にあり、加圧アクチュエータとして機能するシリンダ５４に対して圧力流体が供給されピストンロッド５６が下方側に向かって変位することにより、ガイド手段４４の案内作用下にブラケット４２および上部電極ディスク１６ａが一体的に下降する。従って、固定された下部電極ディスク１６ｂと上部電極ディスク１６ａとの間にワーク２０の外周端部７８（溶接スタート位置）が挟持され、前記シリンダ５４による上部電極ディスク１６ａの押圧作用によって前記外周端部７８に所定の加圧力が付与される。
【００３９】
前記上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂによってワーク２０の外周端部７８が挟持された後、コントローラを介して該上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂに対して通電されるとともに、上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂが回転駆動され、ワーク２０の外周端部７８に形成された溶接ラインＡに沿ってシーム溶接が遂行される（図１０参照）。
【００４０】
シーム溶接が遂行される途中において、例えば、図９に示されるように、複雑な溶接ラインの部位Ｂでは、図示しないコントローラから出力される制御信号に基づいて回動用モータ６６が付勢され、前記回動用モータ６６によって回転駆動されるピニオン７０とラック７２との噛合作用下に、支柱２４を支点として支持プレート５８が水平面に沿って所定角度だけ回動する。
【００４１】
従って、支持プレート５８上に設けられた上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂが前記支持プレート５８と一体的に、支柱２４を支点とした水平面に沿って所定角度だけ回動する。この場合、上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂによって溶接されるワーク２０の溶接点（挟持部）と支柱２４の軸線とが鉛直方向に沿って一致するように設定されているため（図１参照）、ワーク２０の溶接点を一定に保持した状態で、前記上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂの円形状のディスク平面が水平方向に沿って所定角度だけ回動する。
【００４２】
換言すると、上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂの円形状のディスク平面は、ワーク２０の溶接点を通る鉛直線を基準として、その向きが約９０度の角度の範囲で水平方向に回動するように設けられている。
【００４３】
このように、本実施の形態では、ワークの溶接点（挟持点）を変化させることがなく一定に保持した状態において、上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂを水平面に沿って所定角度回動するように設けたため、外観デザインおよび機能性等の向上によって従来と比較してワークの溶接ラインの形状がより一層の複雑となった場合であっても、円滑にシーム溶接を遂行することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、二次元または三次元的に複雑な複合曲線からなる溶接ラインＡ（図８参照）であっても、上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂの溶接点を一定に保持しながらその向きを可動させることにより、多関節ロボットのアーム８０がシーム溶接装置１０に干渉することがなく、前記アーム８０の作動範囲を増大させることができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、装置全体を大型化および重量化させることがなく、簡素な構造によって上部電極ディスク１６ａおよび下部電極ディスク１６ｂを回動させることができる。
【００４６】
さらにまた、本実施の形態では、多関節ロボットの動作時の振動がワーク２０の溶接面の仕上がりに影響を与えることがなく、仕上がり精度を向上させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４８】
すなわち、ワークの溶接ラインの形状に対応させて一組の電極ロールを水平方向に沿って回動自在に設けることにより、外観デザインおよび機能性等の向上によって従来と比較してワークの溶接ラインの形状がより一層の複雑となった場合であっても、円滑にシーム溶接を遂行することができる。
【００４９】
また、ワークを保持するロボットのアームがシーム溶接装置に干渉することがなく、前記アームの作動範囲を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシーム溶接装置の正面図である。
【図２】図１に示すシーム溶接装置のオフセット加圧機構の一部省略拡大正面図である。
【図３】図２に示すオフセット加圧機構の一部省略平面図である。
【図４】図２に示すオフセット加圧機構の一部省略側面図である。
【図５】図１に示すシーム溶接装置の回動機構の一部省略拡大正面図である。
【図６】図５に示す回動機構の平面図である。
【図７】図５に示す回動機構の支持テーブルが所定角度回動した状態を示す動作説明図である。
【図８】ワークである二輪車の燃料タンクの斜視図である。
【図９】ワークの外周端部を上部電極ディスクと下部電極ディスクとによってシーム溶接が遂行される状態を示す説明図である。
【図１０】ワークの外周端部をシーム溶接する状態を示す一部切欠正面図である。
【図１１】他の実施の形態に係るシーム溶接装置の正面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ…シーム溶接装置　　　　１２…本体部
１６ａ…上部電極ディスク　　　　　　１６ｂ…下部電極ディスク
２０…ワーク　　　　　　　　　　　　２２…オフセット加圧機構
２４…支柱　　　　　　　　　　　　　２６…回動機構
３２…下部電極駆動モータ　　　　　　３４、３８…ユニバーサルジョイント
３６…上部電極駆動モータ　　　　　　４２…ブラケット
４４…ガイド手段　　　　　　　　　　４６…加圧手段
４８、７４…ガイドレール　　　　　　５４…シリンダ
５８…支持プレート　　　　　　　　　６０…基台
６２…回動手段　　　　　　　　　　　６４…ローラ部材
６６…回動用モータ　　　　　　　　　７０…ピニオン
７２…ラック　　　　　　　　　　　　７８…外周端部

Claims

ロボットにワークを保持させ、前記ワークの外周端部を挟持する一組の電極ロールによって溶接するシーム溶接装置において、
前記一組の電極ロールによってワークが挟持される挟持部を支点として、ワークの外周端部の溶接ラインの形状に対応させて該一組の電極ロールを水平方向に沿って所定角度だけ回動させる回動機構を備えることを特徴とするシーム溶接装置。
請求項１記載の装置において、
前記回動機構は、前記一組の電極ロールを含む本体部を支持する支持プレートと、前記支持プレートに軸着された支柱と、前記支柱を支点として前記一組の電極ロールを含む本体部を支持プレートと一体的に水平方向に沿って所定角度回動させる回動手段とを有することを特徴とするシーム溶接装置。
請求項２記載の装置において、
前記一組の電極ロールによってワークが挟持される挟持部は、支持プレートの支柱と同一鉛直線上にあることを特徴とするシーム溶接装置。
請求項２記載の装置において、
前記回動手段は、ラックおよびピニオンと、前記ピニオンが駆動軸に軸着されたサーボモータとが含まれることを特徴とするシーム溶接装置。