JP3215554U - シーム溶接機又はロールスポット溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】特に直線部分において、想定された溶接線から外れることなく、自動的に溶接線を修正し良好な溶接を行うことが出来、汎用性が高く多種多様なワークに適用可能なシーム溶接機又はロールスポット溶接機を提供する。【解決手段】シーム溶接機１又はロールスポット溶接機は、少なくとも一つの円盤電極２を有し、当該円盤電極２を回転させながら複数枚重ねられたワーク３の溶接を行うシーム溶接機又はロールスポット溶接機であって、シーム溶接機又はロールスポット溶接機には距離検知機８が備えられ、当該距離検知機８がワーク３又は円盤電極２との距離を検知する手段を備えており、当該距離が所定の範囲値から外れた場合、当該距離が所定の範囲値内となる方向へ向けて円盤電極２の走行角度を変更する手段を備えている。【選択図】図１

Description

本考案は、少なくとも一つの円盤電極を有し、当該円盤電極を回転させながら複数枚重ねられたワークの溶接を行うシーム溶接機又はロールスポット溶接機に関する。

シーム溶接又はロールスポット溶接は、重ね合わせたワークを上下の円盤電極によって挟み、電極を回転させながら抵抗溶接を行う溶接方法である。これら溶接方法は、自動車部品やキッチンシンクの製造過程などにおいて頻繁に利用されるが、例えば自動車用フレームやキッチンシンクなどは、複数枚の板を組み合わせて形成されたフランジ部を仮付けし，フランジ部をシーム溶接機の二つの円盤電極で挟み、回転させながらシーム溶接するのが一般的である。そして、ワークの形状や場所によってはロールスポット溶接機が用いられる場合も存在する。また、場合によっては片面のみに円盤電極を有するシーム溶接装置も存在する。溶接にあたっては、ワークが固定され、シーム溶接機又はロールスポット溶接機が産業用ロボット又は自走式装置に搭載されて、円盤電極を三次元的に移動させながら溶接を行う場合と、シーム溶接機又はロールスポット溶接機が固定され、ワークを産業用ロボット又は自走式装置に搭載し三次元的に移動させながら溶接を行う場合などが存在する。

そして、自動車用フレームやキッチンシンクを溶接する場合、直線部と曲線部を有するため、特に曲線部を円滑に溶接すべく、倣い装置が設けられることがある。この倣い装置のうち、最も典型的なものはカムを使用する方式である（例えば、特許文献１参照）

しかし、カムを使用した場合、機器の物理的負担が大きいだけでなく、相当な剛性が必要となり、かつカムの品質に相当な精度が求められ、構成が複雑化し、かつ高価となる場合がある。さらに、カムを装置に設けることで、可動範囲に限界が生じ、適用できるワーク形状が限られてしまう場合もある。また、カムを使用した場合、曲線において電極を倣わせることは可能であっても、直線部分の溶接では実質的に殆ど有用性がない。

しかしながら、たとえ直線部分の溶接にあっても、直線部分において実際に使用される板には相当の凸凹が存在する。さらに、溶接中に発生する熱の伝達の結果生じる凸凹も存在する。このため、実際のフランジは理想的な平面板を重ね合わせたフランジとしては構成されていない。このことから、実際に溶接した場合、表面上の凸凹により電極がスリップしたり、所謂轍に嵌ったような状況になり、強制的に円盤電極の走行角度が変更され、想定した溶接線を外れ、最悪の場合脱線してしまうことがある。したがって、現実の溶接線は、事前に産業用ロボット等にティーチングした理想の溶接線とは一致せず、溶接不良や効率の低下の原因となっている。

特開平９−３１４３５号公報

そこで、本願考案は、特に直線部分において、想定された溶接線から外れることなく、自動的に溶接線を修正し良好な溶接を行うことが出来、汎用性が高く多種多様なワークに適用可能なシーム溶接機又はロールスポット溶接機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本考案のシーム溶接機又はロールスポット溶接機は、少なくとも一つの円盤電極を有し、当該円盤電極を回転させながら複数枚重ねられたワークの溶接を行うシーム溶接機又はロールスポット溶接機であって、
シーム溶接機又はロールスポット溶接機には距離検知機が備えられ、
当該距離検知機がワーク又は円盤電極との距離を検知する手段を備えており、
当該距離が所定の範囲値から外れた場合、当該距離が所定の範囲値内となる方向へ向けて円盤電極の走行角度を変更する手段を備えていることからなる。
また、シーム溶接機又はロールスポット溶接機、もしくはワークが多軸を有し三次元駆動可能な産業用ロボットに搭載されており、産業用ロボットの軸の動作又は回転により円盤電極の走行角度が変更されることが好適である。
また、距離検知機をワークに対して接近及び離隔可能なスライド手段が設けられていることが好適である。
また、距離検知機がワーク端部との距離を検知することが好適である。

すなわち、本考案においては、シーム溶接機又はロールスポット溶接機に距離検知機を設け、ワークとの距離をリアルタイムで把握する。そして、ワークと検知機との距離が一定の範囲値を外れると、当初の想定された溶接線から一定距離外れていると想定し、円盤電極の走行角度を変更する。ワークとの距離については、例えばフランジ深さが一定の直線部分の溶接においては、電極と検知機の距離は常に一定となるため、ワーク端部との距離を検知することで理想とされる想定した溶接線とのずれが探知可能である。したがって、ワーク端部との距離を測ることが容易であり好適である。また、距離情報をリアルタイムで検知し制御装置へ送り、当該情報に基づき電極の走行角度を調整する。所定の範囲値としては、典型的には予定された溶接線に対する一定の距離を基準として設定されるが、当初想定された溶接線から数ミリもしくは１ミリ以下の範囲（例えば0.5mm）で適宜設定することが可能である。

円盤電極の走行角度の変更は、電極を保持する角度を変更し、所謂ハンドルを切るような動作を行うことで行う。したがって、電極の保持部材に、平面的なワーク上の電極の走行角度を変更可能な少なくとも１軸以上の回転部材を設けることが好適である。典型的には、産業用ロボットの１つ以上の軸を適宜回転駆動することで行うことが出来、この動作により、電極位置を所定の範囲値内に戻すことが可能である。

走行角度の変更は、溶接線へ向けて（当該距離が所定の範囲値内となる方向へ向けて）一定の角度へ戻す設定や、溶接線から外れた角度を検知・計算し、その角度に応じて変更する設定など、多様な設定を採用し得る。例えば、溶接線に対して、電極が外れた側と反対側に向けて一定の角度か、溶接線から外れた角度に応じて可変される角度（走行線が範囲値線から３０度の角度で外れていれば、範囲値線から内側へ２０度の角度へ変更するなど）で走行角度を変更することが挙げられる。

距離検知器は、接触式検出方式としてリミットスイッチや、電磁誘導により検出対象となる金属体に発生する渦電流を利用するか、検出体の接近による電気的な容量の変化を捉えて、検出対象の移動情報や存在情報を電気的信号に置き換える近接センサ、センサ内部の光源（LEDやレーザダイオード）から照射され測定対象物にあたって反射された光を評価・演算し、距離に換算して出力する光センサ、超音波センサを利用するなど、各種距離検知器を使用することが可能である。接触式又は近接式の場合、好ましくは電極の保持フレーム上に搭載されることで、円盤電極の近辺に配置されることになり、電極との距離を一定に保ちながらワーク端部を至近距離から検知することが出来る。そして、先端にローラーを設けることで、検知機が接触しても円滑な溶接を維持することが出来る。また、距離検知機は、ワークに対して接近及び離隔可能なスライド手段に搭載されていることで、ワークのフランジの深さに応じて検知器位置を適宜変更することが可能となる。さらに、スライド手段は、制御装置により溶接中のスライドも可能にすることで、溶接中にフランジ深さが変わる場合であっても対応する形式を採用することも可能である。この場合、事前にワークからの距離の範囲値の変化を事前に設定しておくことで、直線部だけでなくフランジ深さが可変する曲線部にも対応出来、また曲線部やフランジ深さの可変部においては検知機を離隔させ、他の公知の曲線部の溶接手段と併用させることも可能である。

本考案の以上の構成により、特に直線部分において、想定された溶接線から外れることなく、良好な溶接を行うことが出来る溶接機又はロールスポット溶接機を提供することが可能である。また、直線以外の溶接にも応用が可能であり、かつ他の公知の曲線部分の溶接手段と併用することも可能であることから、汎用性が高く多種多様なワークに対応可能である。

本考案の実施の１例を示す図である 本考案の溶接線の動き等の１例を示す図である。

本考案の実施の１例を、図面を参照して説明する。シーム溶接機１は、産業用ロボット（図示せず）に搭載されており、上下１対の円盤電極２，２’を有し、上下のワーク３のフランジ４を挟んでいる。シーム溶接機１は円盤電極２，２’の他に、アーム５、モータ６、トランス７などを備えているが、これらは公知のシーム溶接機と異なるところはないため、詳細は省略する。また、ほぼ同様の構成はロールスポット溶接機にも採用可能である。さらに、本実施例の場合は、産業用ロボットにシーム溶接機１が搭載されている例を示しているが、シーム溶接機を固定し、ワークを産業用ロボットに搭載して、ワークを移動させる実施の形態も採用可能である。ただし、本実施例のように、シーム溶接機１を産業用ロボットに搭載する方が、稼働域やスペースの観点から好適である。

距離検知機８が、シーム溶接機１にさらに設けられている。距離検知機８は、直線的な溶接線又はワーク端部に沿って、一定の距離を保って移動可能な位置に設けられている。本実施例では、距離検知機８は、近接センサにより構成され、スライド機構９も備えている。先端にはローラ１０が設けられ、ワーク３に沿って接触回転可能となっている。距離検知機８は、ワーク３端部との距離をリアルタイムで捕捉している。距離検知機８は、ワーク端部との距離が初期値に対して所定の範囲値（例えば0.5ミリ）を超えると、その旨を制御装置（図示せず）へ送る。制御装置は、走行角度を変更して所定範囲値内に戻す指令を発し、産業用ロボットのシーム溶接機又は円盤電極の支持角度の制御によりこの動作を実現する。

図２に示すように、理想的な溶接線１１は、フランジ４のほぼ中央部で直線により構成されている。溶接をスタートする時、この溶接線１１の位置に円盤電極２，２’が位置し、この位置で距離検知器８の初期値と所定の範囲値１２が設定されている。

表面の凸凹などにより、実際の溶接線１３が、所定の範囲値１２からそれると、距離検知器８が検知することになり、産業用ロボットの制御により、溶接線１４のように、走行角度を変更して所定の範囲値内へ向ける動作を行う。本考案では溶接を中断することなく角度の変更を行うことができるため、実際には図面よりも緩やかなカーブで角度が変更される。具体的な走行角度の変更の１例としては、所定の範囲値１２からそれた速度又は角度をさらに検知して、この角度に応じて変更する角度を適宜調整する手段（例えば、α＞βで角度変更する手段）手段を採用することが出来る。さらに、走行角度の変更の結果、距離検知器８とワーク４端部の距離が所定の範囲値１２と一致した結果、実際の溶接線１１と想定した溶接線１４の位置が一致すると、円盤電極２，２’の走行角度を当初の所定の設定角度に戻す構成とすることで、溶接線１１と溶接線１４を最終的に一致させることが可能である。

また、予め変更する角度を一定に設定し、実際の溶接線１３が、所定の範囲値１２を外れている限り繰り返し行い角度を変更する手段など、よりコストが安い手段を採用してもよく、又は所定の範囲値１２を複数設定することで溶接線１１まで戻すための走行角度の変更を多段階的に行う（外れた距離が大きければ、より大きく角度を変更する）など、より複雑な他の手段を採用しても良い。

１ シーム溶接機
２ 円盤電極
３ ワーク
４ フランジ
５ アーム
６ モータ
７ トランス
８ 距離検知機
９ スライド機構
１０ ローラ
１１ 溶接線
１２ 範囲値
１３ 溶接線
１４ 溶接線

Claims (4)

1. 少なくとも一つの円盤電極を有し、当該円盤電極を回転させながら複数枚重ねられたワークの溶接を行うシーム溶接機又はロールスポット溶接機であって、
   シーム溶接機又はロールスポット溶接機には距離検知機が備えられ、
   当該距離検知機がワークとの距離を検知する手段を備えており、
   当該距離が所定の範囲値から外れた場合、
   当該距離が所定の範囲値内となる方向へ向けて円盤電極の走行角度を変更する手段を備えていることを特徴とするシーム溶接機又はロールスポット溶接機。
2. シーム溶接機又はロールスポット溶接機、もしくはワークが多軸を有し三次元駆動可能な産業用ロボットに搭載されており、産業用ロボットの軸の動作又は回転により円盤電極の走行角度が変更されることを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接機又はロールスポット溶接機
3. 距離検知機をワークに対して接近及び離隔可能なスライド手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシーム溶接機又はロールスポット溶接機。
4. 距離検知機がワーク端部との距離を検知することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシーム溶接機又はロールスポット溶接機。

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