JP4748681B2 - 溶接システムおよび溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のホイールにおけるリムとディスクとを溶接（例えばＭＡＧ溶接）するための技術に関する。

ホイールには、様々な種類が存在する。そして、種類毎にリムとディスクとの組み合わせが相違する。さらに、ホイールの種類が異なると、リムとディスクとの溶接箇所が異なる。
そのため、ホイールの溶接作業が複雑化してしまう。

例えば、ホイールの種類毎に、リムとディスクとを溶接（例えばＭＡＧ溶接）する専用の溶接システム或いは溶接ラインを用意すれば、ライン毎の溶接作業を複雑化しなくても済む。
しかし、ホイールの種類毎に専用ラインを設けるのでは、ラインを製造するために必要なコストが膨大となり、且つ、非常に大きなスペースが必要となるので、非能率的である。

近年、ディスクがホイール中でデザイン性が強い部分であることに着目して、デザイン性の強い部分であるディスクの面積を大きくしたタイプのホイールが登場した。そのようなディスクの面積を大きくしたタイプのホイールは、「２ＰＦＳ」、「フルフェイス」、あるいは「フルデザイン」等と呼ばれている。本明細書においては、係るホイールを、「フルフェイス」と表記する。
「フルフェイス」のホイールの一例を図８に示す。当該ホイール１Ｆは、リム１１ｆとディスク１２ｆとが溶接ｗによって一体に構成されている。図８において、ディスク１２ｆの直径を符号「Ｄｆ」で示す。

既存のホイール、例えば、「ドロップ部でディスクと接合するタイプ」（図９に一例を示す）のホイールや、「ビードシート部でディスクと接合するタイプ」のホイールや、「レッジ部でディスクと接合するタイプ」のホイール等においては、ディスク１２ｄをリム１１ｄに嵌め込んでいる構造である。
図９は、既存のホイールの一種である「ドロップ部でディスクと接合するタイプ」のホイールを示している。図９において、ホイール１Ｄは、リム１１ｄとディスク１２ｄとが溶接ｗによって一体に構成されている。ディスク１２ｄの直径はＤｄである。
図８の直径Ｄｆと、図９の直径Ｄｄとを比較すれば明らかな様に、ホイール自体のサイズが同一であれば、既存のホイール１Ｄにおけるディスク１２ｄの直径Ｄｄは、上述した「フルフェイス」（ディスクの面積を大きくしたタイプのホイール）のホイール１Ｆにおけるディスク１２ｆの直径Ｄｆに比較して小さい（図８、図９参照）。

リムとディスクとの溶接作業においては、ポジショナーと呼ばれる機器（移動装置）４にホイール１を保持し、溶接ロボット３０が設けられている溶接ステーション３に移動する。そして、溶接ロボット３０の溶接トーチ３１を所定の位置に移動して、溶接する。溶接を行っている間は、溶接トーチ３１の位置は固定されており、ホイール１における必要な溶接範囲が溶接される。

ここで、既存のホイール（例えば、「ドロップ部でディスクと接合するタイプ」）と、「フルフェイス」とでは、溶接位置が異なり、溶接方法も異なる。
既存のホイール１（「ドロップ部でディスクと接合するタイプ」、「ビードシート部でディスクと接合するタイプ」、「レッジ部でディスクと接合するタイプ」）では、ホイール１あるいはディスクが水平となるように配置された状態に保持された１個のホイール１に対して、４本の溶接トーチ３１を同時に使用して溶接する（いわゆる「水平４点溶接」）。
図１０では、そのような溶接（「水平４点溶接」）方法を示している。但し、図１０では、図示を簡略化するため、溶接トーチ３１は１本のみ示す。図１０において、符号Ｃは、溶接時のスパッタがホイールへ付着することを防ぐため、ディスク内部の表面を覆うスパッタカバーを示す。

既存のホイールについて行われる溶接（「水平４点溶接」）では、（ホイールあるいはディスクが）水平な状態でポジショナー（図１０では図示せず）上で保持されたホイール１に対して、４本の溶接トーチ３１を所定の位置に配置し、溶接トーチ３１の位置が変化しないように（溶接トーチが動かないように）保持する。そして４本の溶接トーチ３１を同時に用いてアーク溶接を行いつつ、ホイール１を回転することにより、４箇所同時に溶接が為されている。
４本の溶接トーチ３１を同時に使用するため、ホイールが１／４回転すれば、全周に亘る溶接が完了する。

ここで、既存のホイールで行われる溶接（水平４点溶接）では、水平面において溶接が行われるため、溶接箇所におけるビードが盛り上がった形状となり易い。
しかしながら、図１１で示すように、既存のホイール１Ｄにおいては、リム１１ｄとディスク１２ｄとの溶接箇所ｗはリムの内周面に位置するため、溶接箇所ｗにはタイヤＴは接触しない。従って、その溶接箇所ｗにおいて、溶接ビードが盛り上がっても、タイヤＴから空気が漏れる心配は無い。なお、図１１では、既存のホイールである「ドロップ部でディスクと接合するタイプ」のホイール１Ｄについて、リム１１ｄとディスク１２ｄと溶接箇所ｗとの相対関係が示されている。

これに対して、図１２に示すように、ディスクの面積が大きい「フルフェイス」のホイール１Ｆでは、リム１１ｆとディスク１２ｆとを接続する溶接箇所ｗはリムの外周面側で、且つ、タイヤＴのビード部が常時接触する位置である。そのため、「フルフェイス」のホイール１Ｆでは、溶接箇所ｗにおける溶接の品質が低いと（例えば、溶接箇所の表面に凹凸があり、或いは、溶接表面の面粗度が荒い場合）、タイヤＴからの空気漏れが生じて、ホイールとして成立しなくなってしまう。

すなわち、「フルフェイス」のホイール１Ｆにおいては、溶接箇所ｗにおける溶接ビードの形状が盛り上がった形状となってしまうと、リム１１ｆとディスク１２ｆの溶接個所ｗにタイヤＴが当たる（常時接触している）ので、その溶接箇所ｗ（接触面の隙間）からタイヤＴ内の空気が漏れてしまい、ホイールとして成立しなくなってしまうのである。

また、リム１１ｆとディスク１２ｆの溶接箇所ｗに対して、リム１１ｆの外周側のタイヤと当る部分ＣＲ（図１２において、リム１１ｆの左側上部）はロール成形により加工されるので、形状が高精度に決定される。それに伴い、リム１１ｆとディスク１２ｆの溶接個所ｗにおけるビードの形状も、ロール成形並みに形状が正確に決まる（変形がなく表面が平滑である）ことが要求されている。

従って、「フルフェイス」のホイール１Ｆの場合、既存のホイールにおける溶接（水平４点溶接）のように、ビードが盛り上がってしまうような溶接方式は不適当である。

上述した通り、「フルフェイス」のホイール１Ｆでは、既存のホイールにおける溶接（水平４点溶接）は適用できない。
「フルフェイス」の溶接ラインでは、溶接に際して１本の溶接トーチしか使用せず、図１３に示すように、ホイール（あるいはディスク）１Ｆを移動装置であるポジショナー４によって水平面に対して４５°傾斜した状態で保持して、ホイール１Ｆを回転させて溶接を行っている（１点傾斜溶接）。

係る方式の溶接（１点傾斜溶接）であれば、リム１１ｆとディスク１２ｆとの溶接箇所ｗは水平面に対して４５°に傾斜しているので、図１４の部分詳細図に示すように、溶接の溶融金属が重力により下方（破線の矢印方向）へ左右均等に引張られるので、溶接ビードが盛り上がり難い。

言い換えると、ホイール１Ｆ（あるいはディスク）を水平面に対して４５°傾斜させて保持し、溶接トーチを１箇所（１点）のみで固定（保持）した状態でホイールを回転しないと、「フルフェイス」１Ｆで要求される品質の溶接ビードは得られないのである。

ここで、リムとディスクの溶接は、円周方向全域にわたって行う必要がある。
上述した「フルフェイス」のホイール１Ｆにおける溶接（１点傾斜溶接）で用いられている溶接トーチは１本のみである。
そのため、「フルフェイス」のホイール１Ｆにおける溶接ラインでは、４本の溶接トーチを同時に使用する既存のホイールにおける溶接（水平４点溶接）を行うラインに比較して、溶接作業の効率あるいは生産性が低下してしまうという問題を有している。

「フルフェイス」のホイール１Ｆにおける溶接専用のラインを別途作成した場合には、上述した溶接（１点傾斜溶接）を行った場合でも生産性を向上することは可能である。しかし、専用のラインを構築すると、上述した様に、そのためのスペースが必要となり、かつ、専用ライン構築のためのコストがかさんでしまう。

その他の従来技術として、リムとディスクとの接合強度を向上させると共に、ホイールの生産効率を向上するホイールおよびその生産方法が提供されている（特許文献１参照）。
しかし、そのような従来技術は、上述したような問題点を解消するものではない。
特開２００５−７９９４号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、複数種類のホイールにおけるリムとディスクとの溶接を、単一の機構（溶接ライン）で処理する事が出来て、しかも、異なる種類のホイールにおける生産性が低下しない溶接システムおよび溶接方法の提供を目的としている。

本発明の溶接システムは、溶接前のホイール（１）を搬送ラインから取り込みかつ溶接後のホイール（１）を搬送ラインに移動する搬送装置（搬送ロボット２）と、リム（１１ｆ、１１ｄ）とディスク（１２ｄ、１２ｆ）との接合箇所を溶接する溶接機構（溶接ステーション３）と、頂部にホイール（１）を保持して搬送装置（２）と溶接機構（３）との間を移動する複数（例えば２個）の移動装置（ポジショナー４）と、制御装置（５０）とを有し、前記溶接機構（３）は複数（例えば４本）の溶接装置（溶接ロボット３０）を備えており、前記移動装置（４）は、頂部に保持されたホイール（１）が水平になる姿勢（水平４点溶接時の姿勢）と、ホイール（１）が水平面に対して傾斜する姿勢（１点傾斜溶接時の姿勢）とを変更可能に構成されており、前記制御装置（５０）は、（ホイールの生産計画に従って、）ホイール（１）が水平な状態で行われる溶接（水平４点溶接）の場合には、溶接機構（３）には１個の移動装置（４）が進入して、その移動装置（４）の頂部に保持された１個のホイールに対して複数の溶接装置（３０）を用いて溶接し、ホイール（１）が水平面に対し傾斜した状態で行われる溶接（１点傾斜溶接）の場合には、溶接機構（３）には複数（例えば２個）の移動装置（４）が進入して、複数の移動装置（４）の頂部に保持された複数のホイール（１）の各々について１個の溶接装置（３０）を用いて溶接し、一つの移動装置（４）が進入して一つの溶接装置（３０）で溶接されている間に、他の移動装置（４）を時間をずらして溶接機構に進入させ溶接させる制御を行うように構成されていることを特徴としている（請求項１）。

また、上述した溶接システム（請求項１の溶接システム）を用いた本発明の溶接方法は、（ホイールの生産計画に従って、）ホイール（１）を水平な状態で溶接する（水平４点溶接）のか、あるいは、水平面に対し傾斜した状態で溶接する（１点傾斜溶接）のかを決定する工程（ステップＳ１：図４）と、ホイールを水平な状態で溶接する場合（水平４点溶接）には、溶接機構（３）に１個の移動装置（４）を進入させて、その移動装置（４）の頂部に保持された１個のホイール（１）に対して複数の溶接装置（３０）を用いて溶接する工程（ステップＳ２及び図５）と、ホイール（１）を水平面に対し傾斜した状態で溶接する場合（１点傾斜溶接）には、溶接機構（３）に複数（例えば２個）の移動装置（４）を進入させて、複数の移動装置（４）の頂部に保持された複数のホイール（１）の各々について１個の溶接装置（３０）を用いて溶接する工程（ステップＳ３及び図６）と、ホイール（１）を水平面に対し傾斜させた状態で溶接する場合（１点傾斜溶接）に、溶接機構（３）に進入した移動装置（４）の頂部を水平面に対して傾斜させる工程（Ｓ３３）と、予め選択された一つの溶接装置（３０）を移動装置（４）に保持されたホイール（１）における溶接箇所（ディスクとリムとの接合箇所ｗ）に近接させて溶接する工程（Ｓ３４）と、その溶接を行う工程の間に（その溶接を行う工程に対して所定の時間差を設けて）他の移動装置（４）を溶接機構（３）に進入させる工程（Ｓ３２）と、進入した他の移動装置（４）の頂部を水平面に対して傾斜させる工程（Ｓ３３）と、溶接をしていない溶接装置（３０）の中の予め選択された一つの溶接装置（３０）を他の移動装置（４）に保持されているホイール（１）に近接させて溶接する工程（Ｓ３４）とを有することを特徴としている（請求項３）。

また、本発明の溶接システムにおいて、移動装置（４）の頂部に保持されたホイール（１）の内側にスパッタカバー（Ｃ）を被せるスパッタカバー載置装置（９）を有し、前記制御装置（５０）は、ホイール（１）を水平な状態で溶接する場合（水平４点溶接）に、溶接機構（３）で溶接が行われている間は、溶接前のホイール（１）を頂部に保持した移動装置（４）はスパッタカバー載置装置（９）の位置で待機し、溶接機構（３）で溶接が行われていなければ溶接前のホイール（１）を頂部に保持した移動装置（４）を溶接機構（３）に進入させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項２）。

また、本発明の溶接方法において、ホイール（１）を水平な状態で溶接する場合（水平４点溶接）に、スパッタカバー載置装置（９）により移動装置（４）の頂部に保持されたホイール（１）の内側にスパッタカバー（Ｃ）を被せる工程（１３）と、溶接機構（３）で溶接が行われている間は、溶接前のホイール（１）を頂部に保持した移動装置（４）をスパッタカバー載置装置（９）の位置で待機させる待機工程（Ｓ１４０）と、溶接機構（３）で溶接が行われていなければ溶接前のホイール（１）を頂部に保持した移動装置（４）を溶接機構（３）に進入せしめる工程（Ｓ１５）、とを有するのが好ましい（請求項４）。

上述する構成を具備する本発明によれば、ホイール（１）が水平な状態で行われる溶接（水平４点溶接）と、ホイール（１）が水平面に対し傾斜した状態で行われる溶接（１点傾斜溶接）とが実行可能である。そのため、一つのラインで複数種類の溶接を行い、複数種類のホイールにおけるディスクとリムとの接合部を溶接することができる。

そして本発明により、ホイール（１）が水平面に対し傾斜した状態で溶接を行う（１点傾斜溶接）場合には、所定の時間差を付けて（タイミングをずらして）、溶接機構（溶接ステーション３）に複数（例えば２台）の移動装置（ポジショナー４）を進入させて、複数（例えば２個）のホイール（１）を溶接することが出来る。
そのため、従来は溶接機構（溶接ステーション３）で１個のホイールしか溶接できなかったのに比較して、溶接作業の効率（１台あたりの溶接時間、あるいは生産性）が遥かに向上するのである。

言い換えると、本発明において、水平面に対し傾斜した状態で溶接を行う（１点傾斜溶接）場合、ホイール（１）を水平にした状態で溶接を行う（水平４点溶接）場合における「待機時間」（前のホイール１が溶接している間、後続のホイール１を保持する移動装置４を溶接機構３に進入させず、スパッタカバー載置装置５の位置で待機させている時間）が不要となり、ホイール１個あたりの加工時間（ホイール１個を溶接するのに必要な作業時間：１サイクルに必要な加工時間）が節約されるからである。

以下、添付図面の図１〜図７を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図６を参照して、第１実施形態を説明する。

図１、図２は第１実施形態に係る溶接システムの全体構成を示している。
図１及び図２において、全体を符号１００で示す溶接システムは、搬送装置（搬送ロボット）２と、溶接機構（溶接ステーション）３と、移動装置（ポジショナー）４と、制御装置（集中制御盤）５０とを有している。

搬送ロボット２は、図示しない搬送ライン（搬送コンベア）とポジショナー４との間で、ワークであるホイール１を移動させる。
すなわち、搬送ロボット２は、図示しない搬送コンベアから溶接前のホイール１を挟み込んで取り出し、ポジショナー４上に載置する。或いは、搬送ロボット２は、ポジショナー４上に載置されている溶接後のホイール１を挟み込んで取り出し、後続する工程に連続する搬送ラインへ移動せしめる。

搬送ロボット２の詳細は、図２で示す様に、台座２１と、ターンテーブル２２と、ロッド駆動部２３と、ロッド２４と、アーム部２５と、回転ヘッド２６と、ホイール支持部２７とを有している。

台座２１は搬送ロボット２全体を固定位置で支持し、ターンテーブル２２は台座２１の上方に位置し、ロッド駆動部２３を水平面で回転運動させる。
ロッド駆動部２３は、２本のロッド２４Ａ、２４Ｂを備えたロッド２４を駆動する。
アーム部２５は、２本のロッド２４Ａ、２４Ｂの先端の回転支持部に支持され、平行運動及び揺動運動を行う様に構成されている。

回転ヘッド２６は、アーム部２５の先端に支持され、回転中心点２６ａの周りで図２の時計回り、反時計回り（矢印Ｒ３の方向）に回転可能に構成されている。
ホイール支持部２７は、回転ヘッド２６に取付けられ、矢印Ｒ４方向に回転可能に構成されている。
搬送ロボット２は、６自由度（前後・左右・上下と、３軸方向の回転）の運動が可能に構成されており、図示しない搬送ラインとポジショナー４の停止位置との相対位置関係に対処して、ホイールを移動することが出来る。

溶接ステーション３は、図１、図２において、全体を符号Ｌで示す領域である。図１〜図３の例では、溶接ステーション３には溶接ロボット３０が４台装備されている。詳細については説明を省略するが、この溶接ロボット３０も搬送ロボット２同様、多関節で構成され、先端の溶接トーチ３１は、ホイール１の溶接位置に対して自在に対処可能に構成されている。

図１〜図３において、ポジショナー４は２台装備されている。
ポジショナー４は、頂部にホイール１を保持して、前記搬送ロボット２のホイール支持部２７が到達する位置と、溶接ステーション３との間の移動ライン５（図１、図２参照）上を移動するように構成されている。なお、第１実施形態では、２つの移動ライン５が設けられている。
ポジショナー４は、頂部に保持されたホイール１が水平になる姿勢（水平４点溶接時の姿勢）と、ホイール１が水平面に対して傾斜する姿勢（１点傾斜溶接時の姿勢）とを変更可能に構成されている。

明確には図示されていないが、ポジショナー４が移動ライン５上を移動するための手段は、例えば、ポジショナー４側に固定された図示しないウォームナットと、該ウォームナットに噛み合うウォームスクリューＧと、ウォームスクリューＧの駆動源としての電動モータ６と、移動ライン５に設けた図示しないレールによって構成する事が可能である。

その場合、電動モータ６が回転すると、図示しない減速機によってウォームスクリューＧが減速して回転する。ウォームスクリューＧにはポジショナー４に固定されたウォームナットが噛み合っているため、ポジショナー４がウォームスクリューＧに沿って移動するのである。
尚、移動手段として、ウォームスクリューＧ、ウォームナットの組み合わせに変えて、例えばベルト等、公知の機構を用いることが出来る。

前記溶接ステーション３には４隅に支柱７が立設してあり、図１における左側の２本の支柱７の上端及び右側の支柱７の上端は、それぞれ、水平部材８によって接続されている（図３参照）。

水平部材８には、スパッタカバー載置装置９が設けられている。スパッタカバー載置装置９は、図２において実線で示したポジショナー４の位置（搬送ロボット２がホイール１を授受する位置：移動ライン５における端部）と、図２において２点鎖線で示したポジショナー４の位置（溶接位置）との、ほぼ中間に位置している。
スパッタカバーＣは、ホイール１にスパッタが飛散し、付着してしまうことを防止するためのキャップ状の部材であり、スパッタカバー載置装置９は、水平４点溶接を行うべきホイール１に対して、その溶接前に（水平４点溶接を行う前に）、ホイール１のディスクの内側にスパッタカバーＣを被せるように構成されている。

図１〜図３で示す溶接システムでは、ホイール１が水平な状態で溶接される場合（水平４点溶接を行う場合）には、溶接ステーション３には１台のポジショナー４が進入して、そのポジショナー４の頂部に保持された１個のホイール１に対して、４台の溶接ロボット３０を用いて溶接が行われる。
一方、ホイール１が水平面に対し傾斜した状態で溶接される場合（１点傾斜溶接の場合）には、溶接ステーション３には２個のポジショナー４が、時間をずらして進入して、１つのホイール１について、１個の溶接ロボット３０を用いて溶接が行われる。
前記集中制御盤５０は、ホイールの生産計画に従って、上述した２つの溶接に関する制御を適宜実行する様に構成されている。

後述するように、水平４点溶接の際には４台の溶接ロボット３０の全てのトーチ３１が使用されるが、１点傾斜溶接の場合には、２本のトーチ３１のみが使用され、残りの２本のトーチ３１は未使用となる。

なお、図３において、既存のホイール１Ｄを水平４点溶接する場合が、図３の左側のポジショナー４で示されている。
一方、「フルフェイス」のホイール１Ｆにおける１点傾斜溶接をする場合は、図３の右側のポジショナー４で示す様に、上部部材４１が回動して、ホイール１Ｆが水平面に対して４５°傾斜する。

次に、図４〜図６をも参照して、第１実施形態における溶接の手順について説明する。
先ず、図３において、集中制御盤５０は決定済みの生産計画に従って、ホイールについて、水平４点溶接を行うのか、あるいは、１点傾斜溶接を行うのかを判定する（図４のステップＳ１）。
ここで、決定済みの生産計画に従って水平４点溶接を行うのか、あるいは、１点傾斜溶接を行うのかを判定するにあたっては、既存の制御技術が用いられている。

ホイールが既存のタイプのホイール（「ドロップ部でディスクと接合するタイプ」、「ビードシート部でディスクと接合するタイプ」、「レッジ部でディスクと接合するタイプ」）として製造されるべき場合には（図４のステップＳ１が「４点水平」）、図示の実施形態に係る溶接システムを「水平４点溶接」モードに設定し（ステップＳ２）、図５の符合「Ａ」に進む。

一方、ホイールが「フルフェイス」タイプのホイールとして製造されるべき場合には（図４のステップＳ１が「１点傾斜溶接」）、図示の実施形態に係る溶接システムを「１点傾斜溶接」モードに設定し（ステップＳ３）、図６の符合「Ｂ」に進む。

図５は、既存のホイール製造に当たって、水平４点溶接する場合の工程を示している。
図５において、先ず、溶接前のホイール１を搬送ロボット２によりポジショナー４の頂部へ設置する（ステップＳ１１）。
ここで、システム１００において、空いているポジショナー４（ホイール１を頂部に保持していないポジショナー４）が存在していないことを確認する（ステップＳ１１１）。
空いているポジショナーが存在しなければ（ステップＳ１１１がＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。
空いているポジショナー４が存在している場合には（ステップＳ１１１がＮＯ）、当該空いているポジショナー４にホイールをセットし（ステップＳ１１２）、ステップＳ１２に進む。

そして、溶接前のホイール１を頂部へ設置されたポジショナー４を、スパッタカバー載置装置９の位置まで移動し（ステップＳ１２）、スパッタカバー載置装置９により、当該ホイール１にスパッタカバーＣを被せる（ステップＳ１３）。前述したように、溶接時のスパッタがホイール１の内側に飛び散り、付着してしまうことを防止するためである。

集中制御盤５０は、溶接ステーション３において、先行するホイールの溶接が行われていないか否か、換言すれば、ホイールを載置したポジショナー４が溶接ステーション３に既に進入しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。
先行ホイールが溶接中の場合、或いは、ホイールを載置したポジショナー４が溶接ステーション３に既に進入している場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ポジショナー４は、スパッタカバーＣを載せる位置で、先行ホイールの溶接が終了するまで待機する（ステップＳ１４０）。
先行ホイールの溶接が行われていない場合、或いは、ホイールを載置したポジショナー４が溶接ステーション３に進入していない場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ポジショナー４を溶接ステーション３の溶接位置まで移動する（ステップＳ１５）。

次のステップＳ１６では、４台の溶接ロボット３０の各々における溶接トーチ３１を同時に使用して、水平４点溶接を行う。このときポジショナー４のヘッド４１は水平状態を保っている。

次に、集中制御盤５０は、水平４点溶接が終了したか否かを判断する（ステップＳ１７）。水平４点溶接の作業中であれば（ステップＳ１７がＮＯ）、ステップＳ１６に戻る。
水平４点溶接が終了したなら（ステップＳ１７がＹＥＳ）、溶接トーチ３０を溶接前の位置に戻し、ポジショナー４をスパッタカバー載置装置９の位置まで移動させる（ステップＳ１８）。

スパッタカバー載置装置９は、ポジショナー４上のホイール１からスパッタカバーＣを取り外す（ステップＳ１９）。
そして、スパッタカバーＣを取り外したポジショナー４を移動して、移動ライン５の端部（搬送ロボット２のホイール支持部２７が到達する位置）まで戻り（ステップＳ１１９）、搬送ロボット２によって、溶接の完了したホイールを、ポジショナー４から図示しない搬送ラインへ移動する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０が完了したならば、集中制御盤５０は、溶接システム１００を停止させるか否かを判断する（ステップＳ２１）。
全てのホイールの溶接を完了し、或いは、予定された作業を全て完了して、溶接システム１００を停止させるのであれば（ステップＳ２１がＹＥＳ）、そのまま溶接システム１００を停止させる。
溶接するべきホイールが未だに存在し、溶接システム１００を停止させないのであれば（ステップＳ２１がＮＯ）、図４の「Ｃ」に進む。

水平４点溶接では、４台の溶接ロボット３０におけるそれぞれのトーチ３１で溶接する。４本のトーチ３１で溶接するので、ホイールを１／４周だけ回転すれば、水平４点溶接が完了する。そのため、溶接に要する時間が短縮されるので、生産性を高く保つことが出来る。

図６は、「フルフェイス」タイプのホイール１Ｆの様に「１点傾斜溶接」を行う場合の工程を示している。
図６において、先ず、搬送ロボット２によって、図示しない搬送ラインから、溶接前のホイール１Ｆをポジショナー４の頂部にセットする（ステップＳ３１）。

ここで、システム１００中に、空いているポジショナー４（ホイール１を頂部に保持していないポジショナー４）が存在していないことを確認する（ステップＳ３１１）。
空いているポジショナーが存在しなければ（ステップＳ３１１がＹＥＳ）、ステップＳ３２に進む。
空いているポジショナー４が存在している場合には（ステップＳ３１１がＮＯ）、当該空いているポジショナー４にホイールをセットし（ステップＳ３１２）、ステップＳ３２に進む。

溶接前のホイール１Ｆを頂部にセットしたポジショナー４は溶接ステーション３の溶接位置まで移動する（ステップＳ３２）。
溶接位置まで移動すると、ポジショナー４のヘッド４１が水平面に対して４５°傾斜して、ホイール１Ｆを水平面に対して４５°傾斜した状態で保持する（ステップＳ３３）。

４台の溶接ロボット３０の内、所定の１台の溶接ロボット３０における溶接トーチ３１が、溶接するべきホイールへアプローチして、溶接を開始する（ステップＳ３４、ステップＳ３５）。溶接を行っている間（ステップＳ３５がＮＯのループ）は、ポジショナー４のヘッド４１は、水平面に対して４５°傾斜した状態で、ホイール１Ｆが、ポジショナー４の回転軸ＣＬを中心に３６０°回転するまで回転を続ける。

１台のポジショナー４にセットされたホイールを溶接している間（ステップＳ３５がＮＯのループ）に、頂部に溶接すべきホイールを保持した他方のポジショナー４が、溶接ステーション３の溶接位置まで移動する（ステップＳ３２）。そして、ポジショナー４が傾斜する（ステップＳ３３）。そして、残り３本の溶接トーチの内、所定の１本の溶接トーチが、当該他方のポジショナー４に保持されたホイール１Ｆにアプローチして溶接する（ステップＳ３４、ステップＳ３５）。

集中制御盤５０は、１点傾斜溶接が終了したか否かを判断する（ステップＳ３５）。
溶接が終了していないのなら（ステップＳ３５がＮＯ）、１点傾斜溶接を続行する。溶接が終了していれば（ステップＳ３５がＹＥＳ）、ポジショナー４のヘッド４１を傾斜した状態を、ヘッド４１が水平となった状態に復帰させる（ステップＳ３６）。

その後、ポジショナー４が搬送ロボット２の位置（搬送ラインへの載せ換え位置）まで移動し（ステップＳ３７）、搬送ロボット２によって、溶接の完了したホイール１Ｆを、図示しない搬送ラインへ移動させる（ステップＳ３８）。

ステップＳ３８が完了したならば、集中制御盤５０は、溶接システム１００を停止させるか否かを判断する（ステップＳ３９）。
全てのホイールの溶接を完了し、或いは、予定された作業を全て完了して、溶接システム１００を停止させるのであれば（ステップＳ３９がＹＥＳ）、そのまま溶接システム１００を停止させる。
溶接するべきホイールが未だに存在し、溶接システム１００を停止させないのであれば（ステップＳ３９がＮＯ）、図４の「Ｄ」に進む。

上述したように、水平４点溶接では、溶接ステーション３では１個のホイールの溶接しか出来ないが、１点傾斜溶接の場合は、溶接ステーション３で２個のホイールの溶接を同時に行うことが出来る。従って、従来の溶接設備において、１つのホイールずつしか１点傾斜溶接が出来ないのに比較して、図示の実施形態に係る溶接システム１００では、１点傾斜溶接の作業性が著しく向上するのである。

ここで、第１実施形態の１点傾斜溶接の場合、スパッタカバーＣをホイール内側に設置することは行わない。水平面に対して４５°傾斜して行われ、且つ、ホイール１Ｆの外周部を溶接する「１点傾斜溶接」の場合、溶接位置から飛散するスパッタは、ディスクの表面には到達しないからである。

なお、ポジショナー４を傾斜させる機構としては、従来から存在する公知・市販のものを利用すれば良い。

上述した様に、第１実施形態では、１点傾斜溶接を行う場合、２台のポジショナー４における溶接のタイミングを「ずらす」ことにより、溶接ステーションにおいて２個のホイールの溶接を行うことが出来るので、溶接作業の効率（ホイール１個あたりの溶接時間、あるいは生産性）を、水平４点溶接と同等程度にまで、向上することが出来る。また、１台の搬送ロボット２で２台のポジショナー４への乗せ換えを行うことが出来るので、設備費を節約出来る。

さらに、水平４点溶接によれば、「待機時間」、すなわち、前のホイール１Ｆが溶接している間に、後続のホイール１Ｆを保持するポジショナー４は溶接ステーション３の溶接位置まで移動せず、スパッタカバー載置装置９の位置で待機している時間が必要である。それに対して、第１実施形態における１点傾斜溶接では、そのような「待機時間」が不要となるので、ホイール１個あたりの加工時間（１サイクルに必要な加工時間）が節約される。

すなわち、図１〜図６の第１実施形態によれば、ホイールの種類に対応して、同一の溶接システムにおいて、水平４点溶接と１点傾斜溶接とを自在に実行することが出来る。

そして第１実施形態によれば、従来技術においては生産性が低いとされていた１点傾斜溶接であっても、２つのホイールを同時に溶接することにより、既存の溶接システムで１点傾斜溶接を行う場合に比較して、生産性が遥かに高くなるのである。

なお、明確には図示されていないが、既存のホイールの溶接を行う際に、４個の溶接トーチ３１を使用せずに、１個の溶接トーチ３１のみを使用して、水平１点溶接を実施することも可能である。

次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。ここで、図７の第２実施形態は搬送ロボット２を２台設けた実施形態である。
図７において、溶接システム全体を符号１０１で示す。
図７で示す溶接システム１０１は、図１〜図６の第１実施形態における溶接システム１００に対して、ポジショナー４を２台追加し、その追加した２台と、搬送ロボット２の１台を、溶接ステーション３を挟んで、図１、図２の搬送ロボット２とは反対側の位置に設けている。

図７で示す溶接システム１０１によれば、最大、４個のホイールを１点傾斜溶接で同時に溶接が可能となる。そして、１点傾斜溶接における生産性をさらに向上することが可能となる。

図７の第２実施形態における上記以外の構成及び作用効果については、図１〜図６の第１実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

本発明の第１実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す平面図。 第１実施形態の全体構成を示す正面図。 ポジショナー上におけるホイールの配置を示す側面図。 第１実施形態における工程を示すフローチャート。 第１実施形態で水平４点溶接を行う場合のフローチャート。 第１実施形態で１点傾斜溶接を行う場合のフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す平面図。 ドロップ部でディスクと接合するタイプのホイールの一例を示す断面図。 フルフェイスタイプのホイールの一例を示す断面図。 既存のホイールにおける水平４点溶接の１例を示す断面図。 既存のドロップ部でディスクと接合するタイプのホイールにおけるディスクとリムと溶接箇所との相対位置関係を示す模式図。 フルフェイスタイプのホイールにおけるディスクとリムと溶接箇所との相対位置関係を示す模式図。 １点傾斜溶接を示す断面図。 図１３のＡ部拡大図。

符号の説明

１・・・ホイール
２・・・搬送装置／搬送ロボット
３・・・溶接機構／溶接ステーション
４・・・移動装置／ポジショナー
５・・・移動ライン
６・・・スパッタカバー
７・・・支柱
８・・・水平部材
９・・・スパッタカバー載置装置
３０・・・溶接装置／溶接ロボット
３１・・・溶接トーチ
５０・・・制御手段／集中制御盤
Ｃ・・・

Claims (4)

1. 溶接前のホイールを搬送ラインから取り込みかつ溶接後のホイールを搬送ラインに移動する搬送装置と、リムとディスクとの接合箇所を溶接する溶接機構と、頂部にホイールを保持して搬送手段と溶接機構との間を移動する複数の移動装置と、制御装置とを有し、前記溶接機構は複数の溶接装置を備えており、前記移動装置は、頂部に保持されたホイールが水平になる姿勢と、ホイールが水平面に対して傾斜する姿勢とを変更可能に構成されており、前記制御装置は、ホイールが水平な状態で行われる溶接の場合には、溶接機構には１個の移動装置が進入して、その移動装置の頂部に保持された１個のホイールに対して複数の溶接装置を用いて溶接し、ホイールが水平面に対し傾斜した状態で行われる溶接の場合には、溶接機構には複数の移動装置が進入して、複数の移動装置の頂部に保持された複数のホイールの各々について１個の溶接装置を用いて溶接し、一つの移動装置が進入して一つの溶接装置で溶接されている間に、他の移動装置を時間をずらして溶接機構に進入させて溶接させる制御を行うように構成されていることを特徴とする溶接システム。
2. 移動装置の頂部に保持されたホイールの内側にスパッタカバーを被せるスパッタカバー載置装置を有し、前記制御装置は、ホイールを水平な状態で溶接する場合に、溶接機構で溶接が行われている間は、溶接前のホイールを頂部に保持した移動装置はスパッタカバー載置装置の位置で待機し、溶接機構で溶接が行われていなければ溶接前のホイールを頂部に保持した移動装置を溶接機構に進入させる制御を行う様に構成されている請求項１の溶接システム。
3. 請求項１の溶接システムを用いた溶接方法において、ホイールを水平な状態で溶接するのか、あるいは、水平面に対し傾斜した状態で溶接するのかを決定する工程と、ホイールを水平な状態で溶接する場合には、溶接機構に１個の移動装置を進入させて、その移動装置の頂部に保持された１個のホイールに対して複数の溶接装置を用いて溶接する工程と、ホイールを水平面に対し傾斜した状態で溶接する場合には、溶接機構に複数の移動装置を進入させて、複数の移動装置の頂部に保持された複数のホイールの各々について１個の溶接装置を用いて溶接する工程と、ホイールを水平面に対し傾斜させた状態で溶接する場合に、溶接機構に進入した移動装置の頂部を水平面に対して傾斜させる工程と、予め選択された一つの溶接装置を移動装置に保持されたホイールにおける溶接箇所に近接させて溶接する工程と、その溶接を行う工程の間に他の移動装置を溶接機構に進入させる工程と、進入した他の移動装置の頂部を水平面に対して傾斜させる工程と、溶接をしていない溶接装置の中の予め選択された一つの溶接装置を他の移動装置に保持されているホイールに近接させて溶接する工程、とを有することを特徴とする溶接方法。
4. ホイールを水平な状態で溶接する場合に、スパッタカバー載置装置により移動装置の頂部に保持されたホイールの内側にスパッタカバーを被せる工程と、溶接機構で溶接がされている間は、溶接前のホイールを頂部に保持した移動装置をスパッタカバー載置装置の位置で待機させる待機工程と、溶接機構で溶接が行われていなければ溶接前のホイールを頂部に保持した移動装置を溶接機構に進入せしめる工程、とを有する請求項３の溶接方法。

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