JP2011104654A - シーム溶接方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶接軌跡Lを容易に調整することができるシーム溶接方法を提供する。
【解決手段】被溶接部5を相互に重ね合わせたワークWを1対の回転電極3a,3bの間を通って移動せしめることにより被溶接部5をシーム溶接する。両回転電極3a,3bの外周面の変位速度を、ワークWの移動速度よりも大きくすることにより、溶接軌跡Lを調整する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、シーム溶接方法に関する。
従来、自動二輪車等の内燃機関を搭載した車両の燃料タンク等の金属部品を製造するために、シーム溶接が用いられている。前記シーム溶接は、例えば、上下一体形の燃料タンクを形成するワークをその周縁フランジ部を重ね合わせた状態で多関節ロボットにより把持し、該周縁フランジ部を1対の回転電極で挟持する。そして、両回転電極に通電して回転駆動しつつ、前記多関節ロボットにより把持された前記ワークを所定速度で移動させて、前記周縁フランジ部を抵抗溶接により一体化する方法である(例えば特許文献1参照)。
前記従来の方法では、曲線からなる前記周縁フランジ部の形状に基づいて、予め定められた溶接軌跡を前記多関節ロボットに記憶させておき、該多関節ロボットが、該溶接軌跡に従って前記ワークを移動させるようにしている。ところが、前記従来のシーム溶接方法では、前記回転電極と前記ワークとの相互作用により、意図しない力が働くことがあり、該回転電極が予定の溶接軌跡から外れ、甚だしい場合には該ワークから脱落することがある。
そこで、実際のワークを用いて試験的にシーム溶接を行い、ティーチングと呼ばれる補正を施すことにより、前記溶接軌跡が実際のワークに適したものとなるように該溶接軌跡を調整することが行われている。前記溶接軌跡の調整は、前記回転電極の該溶接軌跡に対する角度と、該回転電極の外周面の変位速度とを調整することにより行われている。
特開2000−225472号公報
しかしながら、前記溶接軌跡の調整には、前記自動二輪車の燃料タンクの場合、熟練した作業者でも20台程度の多数のワークを用いて、13〜28時間という長時間を要するという不都合がある。
本発明は、かかる不都合を解消して、溶接軌跡を容易に調整することができるシーム溶接方法を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明のシーム溶接方法は、被溶接部を相互に重ね合わせたワークを1対の回転電極の間を通って移動せしめることにより該被溶接部をシーム溶接するシーム溶接方法において、各回転電極の外周面の変位速度を、該ワークの移動速度よりも大きくすることにより、溶接軌跡を調整することを特徴とする。
本発明者らは、前記シーム溶接方法において、前記回転電極の外周面の変位速度と、前記ワークの移動速度とを変えたときの溶接軌跡の変化について検討した。前記検討の結果、本発明者らは、前記回転電極の外周面の変位速度を、前記ワークの移動速度よりも大きくすると、該回転電極の該溶接軌跡に対する角度が、前記溶接軌跡から該ワーク方向に向くことを知見した。尚、本願の特許請求の範囲及び明細書において、「回転電極の外周面の変位速度」とは、前記回転電極の回転により該回転電極の外周面上の任意の1点が単位時間当たりに移動する長さを意味する。
そこで、両回転電極の外周面の変位速度を、前記ワークの移動速度よりも大きくすることにより、両回転電極は前記溶接軌跡から常に該ワーク方向を指向することとなる。この結果、両回転電極は基本的に前記ワークから脱落することが無くなるので、回転電極の前記溶接軌跡に対する角度を調整することなく、該回転電極の外周面の変位速度のみ調整することにより、該溶接軌跡の調整を行うことができる。従って、溶接軌跡の調整を容易に行うことができ、該調整に用いるワークの台数及び所要時間を大幅に低減することができる。
本発明のシーム溶接方法では、両回転電極の外周面の変位速度を、前記ワークの移動速度よりも大きくする場合に、該ワークの移動速度は、両回転電極の外周面の変位速度の75%以上100%未満の範囲であることが好ましい。両回転電極の外周面の変位速度を、前記ワークの移動速度よりも大きくすると、該回転電極が空転することがある。しかし、前記ワークの移動速度を、両回転電極の外周面の変位速度の75%以上とすることにより、前記空転の時間を微小なものとすることができ、空転の影響を受けることなく良好な溶接品質を得ることができる。
前記ワークの移動速度が両回転電極の外周面の変位速度の75%未満では、前記空転の時間が大きくなり、良好な溶接品質を得ることができないことがある。また、前記ワークの移動速度が両回転電極の外周面の変位速度の100%以上になると、両回転電極の外周面の変位速度を、該ワークの移動速度よりも大きくすることができない。
本発明のシーム溶接方法は、例えば、前記ワークが車両の燃料タンクである場合に好適に用いることができる。
本発明のシーム溶接方法に用いるシーム溶接を示す説明的平面図。 図1のII−II線断面図。 自動二輪車の燃料タンクの外形形状を示す平面図。 回転電極の外周面の変位速度と溶接位置との関係を示すグラフ。 溶接の前後における被溶接部の板厚を示す説明的断面図。 回転電極の外周面の変位速度の計算値と実測値との関係を示すグラフ。
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
図1に示すように、本実施形態のシーム溶接方法は、ワーク移動ロボット1の把持部2によって把持されたワークWを、1対の回転電極3a,3bの間を通って移動せしめることにより行う。把持部2は、アーム4の先端部に設けられており、アーム4を介してワーク移動ロボット1本体に接続されている。
ここで、ワークWは、把持部2により、図2に示すように被溶接部5a,5bを相互に重ね合わせた状態で把持されており、被溶接部5a,5bは回転電極3a,3bにより挟持されている。そして、回転電極3a,3bに通電して、図示しない回転駆動手段により回転駆動しつつ、ワークWをワーク移動ロボット1により所定速度で移動させて、被溶接部5a,5bを抵抗溶接により一体化する。
ワークWは、例えば、図3に示す自動二輪車の燃料タンク6を形成するものである。また、被溶接部5a,5bは該燃料タンク6の周縁に沿って形成された周縁フランジ部(図示せず)である。
本実施形態のシーム溶接方法では、燃料タンク6の周縁に沿う形状に基づいて、予め定められた溶接軌跡Lをワーク移動ロボット1に記憶させておき、ワーク移動ロボット1は、溶接軌跡L(図1に仮想線で示す)に従ってワークWを移動させる。このとき、回転電極3a,3bは、図1に示す溶接軌跡Lに沿って回転しつつ抵抗溶接を行う。
ところで、前述のように、回転電極3a,3bを回転駆動しつつ、ワーク移動ロボット1によりワークWを移動させると、回転電極3a,3bとワークWとの相互作用により、意図しない力が作用し、回転電極3a,3bが溶接軌跡Lから外れることがある。
そこで、本実施形態では、回転電極3a,3bの外周面の変位速度を、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度よりも大きくすることにより、溶接軌跡を調整する。次に、図4に、回転電極の外周面の変位速度と溶接位置との関係を示す。図4に示す溶接位置について、正の値は図1に示す溶接軌跡Lに対しワークW側(ワーク移動ロボット1側)への変位を示し、負の値は溶接軌跡Lに対しワークWから脱落する側(ワーク移動ロボット1と反対側)への変位を示す。
図4から、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度が3.0m/分であるとき、回転電極3a,3bの外周面の変位速度を3.0m/分より大きく3.4m/分以下とすることにより、溶接位置が溶接軌跡Lに対しワークW側に変位することが明らかである。これは、換言すれば回転電極3a,3bの溶接軌跡Lに対する角度が常にワークW方向を指向することを意味する。
一方、図4から、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度が3.0m/分であるとき、回転電極3a,3bの外周面の変位速度を3.0m/分以下とすると、溶接位置が溶接軌跡Lに対しワークWから外れる側に変位することが明らかである。
次に、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度と、回転電極3a,3bの外周面の変位速度との関係について考察する。
前記のように回転電極3a,3bに通電してワークWの被溶接部5a,5bの溶接を行うと、図5に示すように、溶接前の板厚Tが溶接後にはTに減少する。このとき、単位時間当たりに回転電極3a,3bにより溶接されるワークWの体積と、ワーク移動ロボット1により移動されるワークWの体積とは一定である。そこで、回転電極3a,3bの幅を一定とすれば、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度V、回転電極3a,3bの外周面の変位速度Vは、溶接前の板厚Tと溶接後の板厚Tとを用いて、次式(1)のように表すことができる。
=V ・・・(1)
式(1)を変形すると、次式(2)となる。
=(T/T)V ・・・(2)
式(2)において、(T/T)>1であるから、V>Vとなることが明らかである。
従って、式(2)により、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度Vから板厚に応じて、回転電極3a,3bの外周面の変位速度Vを導くことができることが明らかである。
図6に、式(2)を用いて算出された回転電極3a,3bの外周面の変位速度V(計算値)と、同一の板厚のワークWに対して溶接軌跡Lに沿って抵抗溶接を行うことができたときの回転電極3a,3bの外周面の変位速度V(実測値)との関係を示す。尚、図2において、回転電極3a,3bの外周面の変位速度Vは、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度Vとの差のワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度Vに対する百分率(((V−V)/V)×100)で示される。
図6から、回転電極3a,3bの外周面の変位速度Vの実測値は、式(2)を用いて算出された計算値と正の相関関係にあり、よく一致していることが明らかである。
図3に示す自動二輪車の燃料タンク6を形成する際には、左後方のS点を始点として、時計回りにシーム溶接を行う。従来、前記シーム溶接の溶接軌跡は、ワーク移動ロボット1に対するティーチングにおいて試行錯誤を繰り返することより調整していたので、熟練した作業者でも20台程度のワークWを用い、13〜28時間という時間を要していた。
しかし、本実施形態の方法によれば、回転電極3a,3bの溶接軌跡Lに対する角度調整が不要であり、回転電極3a,3bの外周面の変位速度のみを調整すればよい。この結果、9台程度のワークWを用い、4時間程度の短時間で、前記溶接軌跡の調整を容易に行うことができ、該溶接軌跡の調整に要するワークWと時間とを大幅に低減することができる。
また、前述のように、回転電極3a,3bの外周面の変位速度を、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度よりも大きくすると、回転電極3a,3bが空転し、良好な溶接品質が得られないことが懸念される。しかし、本実施形態の方法では、式(2)を用いて回転電極3a,3bの外周面の変位速度を算出すると共に、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度を、回転電極3a,3bの外周面の変位速度の75%以上、好ましくは88%以上とする。この結果、本実施形態の方法によれば、前記空転の時間を微小なものとすることができ、空転の影響を受けることなく良好な溶接品質を得ることができる。
尚、本実施形態において、回転電極3a,3bの外周面の変位速度は、ワーク移動ロボット1によるワークWの移動速度よりも大きければ、回転電極3aと回転電極3bとを同一速度としてもよく、回転電極3aと回転電極3bとで互いに異なる速度としてもよい。
1…ワーク移動ロボット、 3a,3b…回転電極、 5…被溶接部、 W…ワーク、 L…溶接軌跡。

Claims (2)

  1. 被溶接部を相互に重ね合わせたワークを1対の回転電極の間を通って移動せしめることにより該被溶接部をシーム溶接するシーム溶接方法において、
    各回転電極の外周面の変位速度を、該ワークの移動速度よりも大きくすることにより、溶接軌跡を調整することを特徴とするシーム溶接方法。
  2. 請求項1記載のシーム溶接方法において、前記ワークの移動速度は、両回転電極の外周面の変位速度の75%以上100%未満の範囲であることを特徴とするシーム溶接方法。
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