JP6258799B2 - シーム溶接装置及びシーム溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、２つのローラ電極でワークを挟み、２つのローラ電極を回転させながらワークを移動させつつ連続溶接するシーム溶接装置及びシーム溶接方法に関する。

シーム溶接は、２つのローラ電極でワークを挟んで加圧し、この状態で各ローラ電極を回転させてワークを移動させながら通電することによって溶接を行う抵抗溶接である。シーム溶接を繰り返し行うと、ローラ電極の溶接面に汚れが付着して溶接効率が悪化する。このため、必要に応じて、ローラ電極の溶接面に付着した汚れを削りとるドレッシングが行われる。

ドレッシングは整形加工であるため、その都度ローラ電極の半径（及び直径、以後省略）が小さくなる。また、ローラ電極を繰り返し使用すると、電極表面が摩耗して半径が小さくなる。本明細書では、こうしたローラ電極の半径が小さくなることを「摩耗」と称し、その量を「摩耗量」と称する。シーム溶接においては、ワークの加工速度に応じてローラ電極の回転速度が設定される。このため、ワークを加工する際にはローラ電極の半径を認識しておくことが重要である。また、ローラ電極の半径がティーチングポイントの補正に影響するという点からも、ローラ電極の半径を認識することが重要である。

ローラ電極の半径又は摩耗量の測定法としては幾つかの手法がとられている。例えば、接触式又は非接触式の変位測定センサを用いて各ローラ電極の摩耗量又は半径を測定する手法がある。又は、可動側のローラ電極を固定側のローラ電極に当接させて両ローラ電極のトータルの摩耗量を測定し、その後、一方のローラ電極の摩耗量を変位測定センサで測定し、トータルの摩耗量から一方のローラ電極の摩耗量を減ずることによって他方のローラ電極の摩耗量を算出する手法がある。

特許文献１はローラ電極の半径を測定できるシーム溶接装置を開示している。このシーム溶接装置は次のような方法で一方のローラ電極の半径ｒ１と他方のローラ電極の半径ｒ２を求めている。すなわち、両ローラ電極の軸心間距離Ｌ（＝ｒ１＋ｒ２）を求め、また、２つのローラ電極を当接させた状態で他方のローラ電極のみを回転させて、一方のローラ電極及び他方のローラ電極の単位時間当たりの回転数Ｎ、ｎを求める。そして、Ｌ・Ｎ（Ｎ＋ｎ）という式によって一方のローラ電極の半径ｒ１を求め、Ｌ・ｎ（Ｎ＋ｎ）という式によって他方のローラ電極の半径ｒ２を求めている。

特開２０１０−２６９３３２号公報

従来の手法で使用する変位測定センサは高価である。このため、シーム溶接装置に変位測定センサを設けるとコストが上昇する。さらに、変位測定センサによる測定には時間を要するため非効率である。

特許文献１で示されるシーム溶接装置は、一方のローラ電極の半径ｒ１と他方のローラ電極の半径ｒ２を求める際に、他方のローラ電極の回転が安定するまでの時間だけ他方のローラ電極を回転させなければならない。このため、工数が必要となり、こちらも非効率である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ローラ電極の半径を効率的に測定すると共に、測定したローラ電極の半径を考慮して精度よいシーム溶接を行うことが可能なシーム溶接装置及びシーム溶接方法を提供することを目的とする。

本発明に係るシーム溶接装置は、第１ローラ電極の回転軸が装置本体に固定され、第２ローラ電極の回転軸が前記第１ローラ電極の回転軸に接近する方向及び離隔する方向に移動可能であり、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極の回転動作を制御してワークを溶接するシーム溶接装置において、装置本体に固定され且つ前記第２ローラ電極の回転軸が前記第１ローラ電極の回転軸から離隔する方向に移動された際に前記第２ローラ電極に当接する当接部材と、前記第２ローラ電極が前記第１ローラ電極と当接する第１位置と、前記第２ローラ電極が前記当接部材と当接する第２位置と、を測定する測定部と、前記第１位置を示す第１位置情報と前記第２位置を示す第２位置情報とを用いて、前記第１ローラ電極の半径情報と、前記第２ローラ電極の半径情報と、を算出する電極半径算出部と、前記電極半径算出部で算出された前記第１ローラ電極の半径情報に応じて前記第１ローラ電極の回転速度を算出し、前記電極半径算出部で算出された前記第２ローラ電極の半径情報に応じて前記第２ローラ電極の回転速度を算出する電極回転速度算出部と、前記電極回転速度算出部で算出された前記第１ローラ電極の回転速度に応じて前記第１ローラ電極の回転速度を制御し、前記電極回転速度算出部で算出された前記第２ローラ電極の回転速度に応じて前記第２ローラ電極の回転速度を制御する電極回転速度制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るシーム溶接装置は、前記測定部が、前記装置本体に対して前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が装着されたときに前記第１及び第２位置を測定し、また、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が使用された後に前記第１及び第２位置を測定し、前記電極半径算出部が、前記装置本体に対して前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が装着されたときに前記測定部で測定された前記第１及び第２位置を示す前記第１及び第２位置情報と、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が使用された後に前記測定部で測定された前記第１及び第２位置を示す前記第１及び第２位置情報とを用いて、前記第１ローラ電極の半径情報と、前記第２ローラ電極の半径情報と、を算出するようにしてもよい。

本発明に係るシーム溶接方法は、第１ローラ電極の半径と第２ローラ電極の半径を認識し、ワークに対する前記第１ローラ電極の回転動作及び前記第２ローラ電極の回転動作を制御してシーム溶接を行うシーム溶接方法において、前記第１ローラ電極の回転軸を装置本体に固定し、前記第２ローラ電極の回転軸を前記第１ローラ電極の回転軸に対して移動可能とし、前記第２ローラ電極を前記第１ローラ電極から離隔させた際に前記第２ローラ電極に当接する当接部材を前記装置本体に設けておき、前記第１ローラ電極と前記第２ローラ電極とを当接させた状態での前記第２ローラ電極の位置を示す第１位置情報と、前記当接部材に前記第２ローラ電極を当接させた状態での前記第２ローラ電極の位置を示す第２位置情報とから、前記第１ローラ電極の半径情報と、前記第２ローラ電極の半径情報と、を算出し、前記第１ローラ電極の半径情報及び前記第２ローラ電極の半径情報をシーム溶接時の第１ローラ電極及び第２ローラ電極の回転動作制御に反映することを特徴とする。

本発明に係るシーム溶接装置は、前記装置本体に対して前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極を装着したときに測定する前記第１及び第２位置情報と、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極を使用した後に測定する前記第１及び第２位置情報とから、前記第１ローラ電極の半径情報及び前記第２ローラ電極の半径情報を算出するようにしてもよい。

本発明に係るシーム溶接装置及びシーム溶接方法によれば、第２ローラ電極を第１ローラ電極と当接部材とに当接させて各当接位置を測定し、その位置情報を用いて各ローラ電極の半径情報を算出する。こうした一連の処理は、変位測定センサのような機器を用いてローラ電極の半径を測定する処理と比べて、時間が短く効率的である。加えて、変位測定センサのような高価な測定機器が不要となるため、コストが低下する。

また、半径測定時の第１、第２ローラ電極の動作としては、第２ローラ電極を第１ローラ電極側及び当接部材側に移動させるのみであり、短い時間で測定を終わらせることができる。このような点でも、半径の測定作業を効率よく行えるといえる。結果として、シーム溶接装置の稼働率が向上する。

さらに、算出した半径情報に基づいて第１ローラ電極及び第２ローラ電極を回転させるため、精度の高いシーム溶接を行うことが可能になる。

図１は本実施形態に係るシーム溶接装置の機能ブロック図である。 図２は第１ローラ電極の半径情報と第２ローラ電極の半径情報の算出方法を説明するための図である。 図３は第１ローラ電極の半径情報と第２ローラ電極の半径情報の算出方法を説明するための図である。 図４はシーム溶接方法の手順を示すフローチャートである。

以下、この発明に係るシーム溶接装置及びシーム溶接方法について、図面を参照しつつ説明する。

［シーム溶接装置の構成］
図１は本実施形態に係るシーム溶接装置２の機能ブロック図である。シーム溶接装置２は、ワークを挟んで移動させつつ溶接する第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０と、第１ローラ電極１０の回転機構を内蔵する第１ローラ電極駆動部１４と、第２ローラ電極２０の回転機構を内蔵する第２ローラ電極駆動部２４と、第２ローラ電極２０の移動機構を内蔵するサーボモータ内臓シリンダ４０と、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の回転動作及び第２ローラ電極２０の移動動作を制御する制御部６０と、を備える。シーム溶接装置２は、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０に通電する図示しない通電機構も備える。

第１ローラ電極１０は、銅で形成された円板状の電極である。回転軸１２は、第１ローラ電極１０の中心に固定されると共に、第１ローラ電極駆動部１４の動力伝達機構１８に連結される。第１ローラ電極駆動部１４は、モータ１６と、このモータ１６の動力を回転軸１２に伝達する動力伝達機構１８と、を備える。こうした構成によって、モータ１６の動力が動力伝達機構１８を介して回転軸１２に伝達され、第１ローラ電極１０が回転軸１２を中心にワークを前進させる方向Ｄ１に回転する。第１ローラ電極１０及び回転軸１２は、装置本体４に対して、こうした回転動作が可能な状態にして取り付けられている。

第１ローラ電極１０又は回転軸１２又は回転軸１２を支持する機構（図示なし）には、第１ローラ電極１０に作用する押圧力を検出するセンサ３０が設けられている。センサ３０は例えば圧力センサである。センサ３０は、第２ローラ電極２０の溶接面が第１ローラ電極１０の溶接面に当接したことを検出し、その検出のタイミングで検出信号Ｓ１を制御部６０のサーボモータ制御部６２に送信する。

第２ローラ電極２０は、銅で形成された円板状の電極である。回転軸２２は、第２ローラ電極２０の中心に固定されると共に、第２ローラ電極駆動部２４の動力伝達機構２８に連結される。第２ローラ電極駆動部２４は、モータ２６と、このモータ２６の動力を回転軸２２に伝達する動力伝達機構２８と、を備える。こうした構成によって、モータ２６の動力が動力伝達機構２８を介して回転軸２２に伝達され、第２ローラ電極２０が回転軸２２を中心にワークを前進させる方向Ｄ２に回転する。第２ローラ電極２０及び回転軸２２は、装置本体４に対して、第１ローラ電極１０及び回転軸１２に接近する方向及び離隔する方向に移動可能な状態で取り付けられている。

サーボモータ内臓シリンダ４０は、装置本体４に固定されるシリンダ状の部品であり、内部にサーボモータ４２と動力伝達機構４４とボールネジ部４６を備え、外部に回転角測定部５２と検出プレート５４を備える。

サーボモータ４２の回転軸は、動力伝達機構４４を介してボールネジ部４６の回転部（ネジ軸）４８に連結される。ボールネジ部４６の直動部（ナット）５０は、連結部材５６を介して第２ローラ電極２０の回転軸２２を支持する機構（図示なし）に連結される。こうした構成によって、サーボモータ４２の動力が動力伝達機構４４を介してボールネジ部４６の回転部４８に伝達され、回転部４８が回転する。ボールネジ部４６において、回転部４８の回転動作は直動部５０の直線動作に変換され、この直線動作が連結部材５６を介して第２ローラ電極２０の回転軸２２を支持する機構に伝達される。サーボモータ４２が一方向に回転する場合は、第２ローラ電極２０及び回転軸２２が第１ローラ電極１０及び回転軸１２に接近する方向Ｄ３に移動する。サーボモータ４２が他方向に回転する場合は、第２ローラ電極２０及び回転軸２２が第１ローラ電極１０及び回転軸１２から離隔する方向Ｄ４に移動する。

回転角測定部５２は、サーボモータ４２の回転軸の回転角度を測定し、その測定値を測定信号Ｓ２にして制御部６０のサーボモータ制御部６２に送信する計測機器を備えている。この計測機器としては、例えばエンコーダを使用することができる。

検出プレート５４は、サーボモータ内臓シリンダ４０つまり装置本体４に固定され、第２ローラ電極２０が移動に応じて当接する当接部材である。サーボモータ４２の動作によって第２ローラ電極２０及び回転軸２２が第１ローラ電極１０及び回転軸１２から離隔する方向Ｄ４に移動した場合に、第２ローラ電極２０の溶接面が検出プレート５４の当接面に当接するように、検出プレート５４は配置されている。検出プレート５４は、第２ローラ電極２０の溶接面が検出プレート５４の当接面に当接したことを検出し、その検出のタイミングで検出信号Ｓ３を制御部６０のサーボモータ制御部６２に送信するセンサを備えている。

制御部６０は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部として機能する。制御部６０は各種機能実現部として、サーボモータ制御部６２と、電極半径算出部６４と、電極回転速度算出部６６と、電極回転速度制御部６８と、を備える。

サーボモータ制御部６２は、回転角測定部５２から送信される測定信号Ｓ２を受信することによって第２ローラ電極２０の中心位置（回転軸２２の位置）を監視し、サーボモータ４２の回転動作を制御して第２ローラ電極２０の位置を調整する。また、サーボモータ制御部６２は、センサ３０から送信される検出信号Ｓ１と、検出プレート５４から出力される検出信号Ｓ３を受信する。サーボモータ制御部６２は、検出信号Ｓ１を受信したときに、回転角測定部５２の測定信号Ｓ２をもって、第２ローラ電極２０と第１ローラ電極１０とが当接したときの第２ローラ電極２０の中心位置を特定し、検出信号Ｓ３を受信したときに、回転角測定部５２の測定信号Ｓ２をもって、第２ローラ電極２０と検出プレート５４とが当接したときの第２ローラ電極２０の中心位置を特定する。すなわち、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０と当接する第１位置と、第２ローラ電極２０が検出プレート（当接部材）５４と当接する第２位置と、を測定する。

電極半径算出部６４は、サーボモータ制御部６２で測定された第１位置の位置情報と第２位置の位置情報とに基づいて、第１ローラ電極１０の摩耗量及び／又は半径と、第２ローラ電極２０の摩耗量及び／又は半径と、を算出する。具体的な算出法については後述する。なお、本明細書では、第１ローラ電極１０の摩耗量及び／又は半径と、第２ローラ電極２０の摩耗量及び／又は半径と、を半径情報と称する。

電極回転速度算出部６６は、電極半径算出部６４で算出された第１ローラ電極１０の摩耗量及び／又は半径と第２ローラ電極２０の摩耗量及び／又は半径とに基づいて、ワークの移動速度が所望速度となるように、第１ローラ電極駆動部１４のモータ１６の回転速度と、第２ローラ電極駆動部２４のモータ２６の回転速度と、を算出する。

電極回転速度制御部６８は、電極回転速度算出部６６で算出された第１ローラ電極駆動部１４のモータ１６の回転速度に基づいて、第１ローラ電極駆動部１４のモータ１６の回転速度を制御し、第２ローラ電極駆動部２４のモータ２６の回転速度に基づいて、第２ローラ電極駆動部２４のモータ２６の回転速度を制御する。

［電極半径の算出方法１］
図２は第１ローラ電極１０の半径情報と第２ローラ電極２０の半径情報の算出方法を説明するための図であり、第１ローラ電極１０に対する第２ローラ電極２０の動作を示している。

先ず、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の交換に際して、装置本体４に対して第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の装着時に、次のＡ１〜Ａ３の処理を行う。

図２のＡ１で示すように、サーボモータ制御部６２は、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０と検出プレート５４の間で停止している状態における回転軸２２の位置を、基準位置となる原位置Ｏとして記憶する。原位置Ｏのときのサーボモータ４２の回転角度を０とする。

図２のＡ２で示すように、サーボモータ制御部６２は、サーボモータ４２を一方向に回転させて、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０に接近させる。第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接すると、センサ３０が検出信号Ｓ１を送信する。サーボモータ制御部６２は検出信号Ｓ１を受信し、そのときの第２ローラ電極２０の回転軸２２の位置を、回転角測定部５２から送信された測定信号Ｓ２の値によって特定する。具体的には、原位置Ｏのときのサーボモータ４２の回転角度０を基準とし、検出信号Ｓ１を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ１（＞０）を特定することによって、第２ローラ電極２０が、原位置Ｏから第１ローラ電極１０に当接する位置までに移動する移動量ａを算出する。電極半径算出部６４は、この移動量ａを第１位置情報として記憶する。

図２のＡ３で示すように、サーボモータ制御部６２は、サーボモータ４２を他方向に回転させて、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０から離隔させる。第２ローラ電極２０が原位置Ｏを通過して検出プレート５４に当接すると、検出プレート５４が検出信号Ｓ３を送信する。サーボモータ制御部６２は検出信号Ｓ３を受信し、そのときの第２ローラ電極２０の回転軸２２の位置を、回転角測定部５２から送信された測定信号Ｓ２の値によって特定する。具体的には原位置Ｏのときのサーボモータ４２の回転角度０を基準とし、検出信号Ｓ３を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ２（＜０）を特定することによって、第２ローラ電極２０が、原位置Ｏから検出プレート５４に当接する位置までに移動する移動量ｂを算出する。電極半径算出部６４は、この移動量ｂを第２位置情報として記憶する。

次に、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０を使用し、溶接面に汚れが付着したならばドレッシングを行う。ドレッシング後、例えば、シーム溶接装置２で溶接作業を行わない時間帯に、次のＡ４〜Ａ６の処理を行う。

図２のＡ４で示すように、サーボモータ制御部６２は、サーボモータ４２の回転角度を０にして、第２ローラ電極２０の回転軸２２を原位置Ｏに位置させる。

その後、サーボモータ制御部６２は、Ａ２と同じ処理であるＡ５の処理を行う。この際、サーボモータ制御部６２は、検出信号Ｓ１を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ１´（＞０）を特定することによって、第２ローラ電極２０が、原位置Ｏから第１ローラ電極１０に当接する位置までに移動する移動量ｃを算出する。この移動量ｃは、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接する位置における第１位置情報である。

その後、サーボモータ制御部６２は、Ａ３と同じ処理であるＡ６の処理を行う。この際、サーボモータ制御部６２は、検出信号Ｓ３を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ２´（＜０）を特定することによって、第２ローラ電極２０が、原位置Ｏから検出プレート５４に当接する位置までに移動する移動量ｄを算出する。この移動量ｄは、第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接する位置における第２位置情報である。

Ａ６が終了すると、電極半径算出部６４は、記憶した第１位置情報すなわち移動量ａと、記憶した第２位置情報すなわち移動量ｂと、サーボモータ制御部６２にて算出された第１位置情報すなわち移動量ｃと、サーボモータ制御部６２にて算出された第２位置情報すなわち移動量ｄと、を用いた下記（１）式にて第２ローラ電極２０の摩耗量ｅを算出し、下記（２）式にて第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０のトータル摩耗量ｆを算出し、下記式（３）式にて第１ローラ電極１０の摩耗量ｇを算出する。
ｅ＝ｄ−ｂ … （１）
ｆ＝ｃ−ａ … （２）
ｇ＝ｆ−ｅ＝ｃ−ａ−（ｄ−ｂ） … （３）

さらに、電極半径算出部６４は、交換初期の第２ローラ電極２０の半径ｒ２から摩耗量ｅを減算することによって、ドレッシング後の第２ローラ電極２０の半径ｒ２´（＝ｒ２−ｅ）を算出し、同様に、交換初期の第１ローラ電極１０の半径ｒ１から摩耗量ｇを減算することによって、ドレッシング後の第１ローラ電極１０の半径ｒ１´（＝ｒ１−ｃ＋ａ＋ｄ−ｂ）を算出する。

以上の処理によって、ドレッシング後の第１ローラ電極１０の半径ｒ１´と、ドレッシング後の第２ローラ電極２０の半径ｒ２´が算出される。

［電極半径の算出方法２］
上述した［電極半径の算出方法１］とは別の方法で、第１ローラ電極１０の半径情報と第２ローラ電極２０の半径情報を算出することもできる。図３は第１ローラ電極１０の半径情報と第２ローラ電極２０の半径情報の算出方法を説明するための図であり、第１ローラ電極１０に対する第２ローラ電極２０の動作を示している。

先ず、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の交換に際して、装置本体４に対して第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の装着時に、次のＢ１、Ｂ２の処理を行い、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接する位置と、第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接する位置を測定しておく。

図３のＢ１で示すように、サーボモータ制御部６２は、サーボモータ４２を一方向に回転させて、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０に接近させる。第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接すると、センサ３０が検出信号Ｓ１を送信する。サーボモータ制御部６２は検出信号Ｓ１を受信し、そのときの第２ローラ電極２０の回転軸２２の位置を、回転角測定部５２から送信された測定信号Ｓ２の値によって特定する。具体的には、検出信号Ｓ１を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ１を特定する。電極半径算出部６４は、この回転角度Ｒ１を第１位置情報として記憶する。

図３のＢ２で示すように、サーボモータ制御部６２は、サーボモータ４２を他方向に回転させて、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０から離隔させる。第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接すると、検出プレート５４が検出信号Ｓ３を送信する。サーボモータ制御部６２は検出信号Ｓ３を受信し、そのときの第２ローラ電極２０の回転軸２２の位置を、回転角測定部５２から送信された測定信号Ｓ２の値によって特定する。具体的には、検出信号Ｓ３を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ２を特定する。電極半径算出部６４は、この回転角度Ｒ２を第２位置情報として記憶する。

次に、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０を使用し、溶接面に汚れが付着したならばドレッシングを行う。ドレッシング後、例えば、シーム溶接装置２で溶接するワークを交換する間に、次のＢ３、Ｂ４の処理を行い、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接する位置と、第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接する位置を測定する。

サーボモータ制御部６２は、Ｂ１と同様にして第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０に接近させて、検出信号Ｓ１を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ１´を特定する。この回転角度Ｒ１´は、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接する位置における第１位置情報である。

その後、サーボモータ制御部６２は、Ｂ２と同様にして第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０から離隔させつつ検出プレート５４に接近させて、検出信号Ｓ３を受信したときのサーボモータ４２の回転角度Ｒ２´を特定する。この回転角度Ｒ２´は、第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接する位置における第２位置情報である。

Ｂ４が終了すると、電極半径算出部６４は、記憶した第１位置情報すなわち回転角度Ｒ１と、記憶した第２位置情報すなわち回転角度Ｒ２と、サーボモータ制御部６２にて算出された第１位置情報すなわち回転角度Ｒ１´と、サーボモータ制御部６２にて算出された第２位置情報すなわち回転角度Ｒ２´と、を用いて、第２ローラ電極２０の摩耗量ｈと、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０のトータル摩耗量ｉと、第１ローラ電極１０の摩耗量ｉ−ｈを算出する。Ｂ２で記憶した第２位置情報すなわち回転角度Ｒ２とＢ４で測定したＲ２´の差は、第２ローラ電極２０の摩耗量ｈに相当する。また、Ｂ１で記憶した第１位置情報すなわち回転角度Ｒ１とＢ３で測定した回転角度Ｒ１´の差は、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０のトータル摩耗量ｉに相当する。トータル摩耗量ｉから第２ローラ電極２０の摩耗量ｈを減算すると、第１ローラ電極１０の摩耗量ｉ−ｈになる。

電極半径算出部６４は、交換初期の第１ローラ電極１０の半径ｒ１から摩耗量ｉ−ｈを減算することによって、ドレッシング後の第１ローラ電極１０の半径ｒ１´（＝ｒ１−ｉ＋ｈ）を算出し、同様に、交換初期の第２ローラ電極２０の半径ｒ２から摩耗量ｈを減算することによって、ドレッシング後の第２ローラ電極２０の半径ｒ２´（＝ｒ２−ｈ）を算出する。

以上の処理によって、ドレッシング後の第１ローラ電極１０の半径ｒ１´と、ドレッシング後の第２ローラ電極２０の半径ｒ２´が算出される。

［シーム溶接方法］
図４はシーム溶接方法の手順を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１にて、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０を交換したタイミングで、サーボモータ制御部６２は、上記［電極半径の算出方法１］で説明した図２のＡ１〜Ａ３の処理又は上記［電極半径の算出方法２］で説明した図３のＢ１〜Ｂ２の処理を行う。

次いで、ステップＳ２にて、シーム溶接を行う。第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０のドレッシングを行ったならば、ステップＳ３にて、サーボモータ制御部６２は、上記［電極半径の算出方法１］で説明した図２のＡ４〜Ａ６の処理又は上記［電極半径の算出方法２］で説明した図３のＢ３〜Ｂ４の処理を行う。

次いで、ステップＳ４にて、電極半径算出部６４は、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の半径ｒ１´、ｒ２´を算出し、ステップＳ５にて、電極回転速度算出部６６は、算出された第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の半径ｒ１´、ｒ２´に応じた回転速度を算出する。そして、再びシーム溶接を行う際に、ステップＳ６にて、電極回転速度制御部６８は、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の回転速度を算出された回転速度に制御して動作させる。

［別の実施形態］
上述した実施例においては、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接したことを検出するセンサ３０や、第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接したことを検出するセンサを設けるようにしている。本発明はこうしたセンサを設けなくても実現できる。例えば、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０に当接したとき、サーボモータ４２には負荷がかかる。サーボモータ制御部６２は、この負荷が発生したときの第２ローラ電極２０の中心位置を特定し、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０と当接する第１位置とすることができる。同様に、第２ローラ電極２０が検出プレート５４に当接したとき、サーボモータ４２には負荷がかかる。サーボモータ制御部６２は、この負荷が発生したときの第２ローラ電極２０の中心位置を特定し、第２ローラ電極２０が検出プレート５４と当接する第２位置とすることができる。

本実施形態に係るシーム溶接装置２をロボットのエンドエフェクタとして使用することも可能である。この場合、装置本体４に検出プレート５４が固定されていることから、ロボット外部に摩耗検出用の固定プレートを設ける必要がない。このため、省スペースとなる。

また、本実施形態に係るシーム溶接装置２をイコライズ機能付きのエンドエフェクタとして使用することも可能である。

［本実施形態の効果］
本実施形態は、第１ローラ電極１０の回転軸１２が装置本体４に固定され、第２ローラ電極２０の回転軸２２が第１ローラ電極１０の回転軸１２に接近する方向Ｄ３及び離隔する方向Ｄ４に移動可能であり、第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の回転動作を制御してワークを溶接するシーム溶接装置２に関する。特に、本実施形態のシーム溶接装置２は、装置本体４に固定され且つ第２ローラ電極２０の回転軸２２が第１ローラ電極１０の回転軸１２から離隔する方向に移動された際に第２ローラ電極２０に当接する検出プレート（当接部材）５４と、第２ローラ電極２０が第１ローラ電極１０と当接する第１位置と、第２ローラ電極２０が検出プレート５４と当接する第２位置と、を測定する回転角測定部５２及びサーボモータ制御部６２（測定部）と、第１位置を示す第１位置情報と第２位置を示す第２位置情報とを用いて、第１ローラ電極１０の半径情報と、第２ローラ電極２０の半径情報と、を算出する電極半径算出部６４と、電極半径算出部６４で算出された第１ローラ電極１０の半径情報に応じて第１ローラ電極１０の回転速度を算出し、電極半径算出部６４で算出された第２ローラ電極２０の半径情報に応じて第２ローラ電極２０の回転速度を算出する電極回転速度算出部６６と、電極回転速度算出部６６で算出された第１ローラ電極１０の回転速度に応じて第１ローラ電極１０の回転速度を制御し、電極回転速度算出部６６で算出された第２ローラ電極２０の回転速度に応じて第２ローラ電極２０の回転速度を制御する電極回転速度制御部６８と、を備える。

また、本実施形態は、第１ローラ電極１０の半径と第２ローラ電極２０の半径を認識し、ワークに対する第１ローラ電極１０の回転動作及び第２ローラ電極２０の回転動作を制御してシーム溶接を行うシーム溶接方法に関する。特に、本実施形態のシーム溶接方法は、第１ローラ電極１０の回転軸１２を装置本体４に固定し、第２ローラ電極２０の回転軸２２を第１ローラ電極１０の回転軸１２に対して移動可能とし、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０から離隔させた際に第２ローラ電極２０に当接する検出プレート（当接部材）５４を装置本体４に設けておき、第１ローラ電極１０と第２ローラ電極２０とを当接させた状態での第２ローラ電極２０の位置を示す第１位置情報と、当接部材に第２ローラ電極２０を当接させた状態での第２ローラ電極２０の位置を示す第２位置情報とから、第１ローラ電極１０の半径情報と、第２ローラ電極２０の半径情報と、を算出し、第１ローラ電極１０の半径情報及び第２ローラ電極２０の半径情報をシーム溶接時の第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０の回転動作制御に反映している。

本実施形態に係るシーム溶接装置２及びシーム溶接方法によれば、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０と検出プレート５４とに当接させて各当接位置を測定し、その位置情報を用いて各ローラ電極１０、２０の半径情報を算出する。こうした一連の処理は、変位測定センサのような機器を用いてローラ電極の半径を測定する処理と比べて、時間が短く効率的である。加えて、変位測定センサのような高価な測定機器が不要となるため、コストが低下する。

また、半径測定時の第１、第２ローラ電極１０、２０の動作としては、第２ローラ電極２０を第１ローラ電極１０側及び検出プレート５４側に移動させるのみであり、短い時間で測定を終わらせることができる。このような点でも、半径の測定作業を効率よく行えるといえる。結果として、シーム溶接装置２の稼働率が向上する。

さらに、算出した半径情報に基づいて第１ローラ電極１０及び第２ローラ電極２０を回転させるため、精度の高いシーム溶接を行うことが可能になる。

２…シーム溶接装置 ４…装置本体
１０…第１ローラ電極 １２…回転軸
１４…第１ローラ電極駆動部 １６、２６…モータ
２０…第２ローラ電極 ２２…回転軸
２４…第２ローラ電極駆動部 ４２…サーボモータ
５２…回転角測定部 ５４…検出プレート
６０…制御部 ６２…サーボモータ制御部
６４…電極半径算出部 ６６…電極回転速度算出部
６８…電極回転速度制御部

Claims (4)

1. 第１ローラ電極の回転軸が装置本体に固定され、第２ローラ電極の回転軸が前記第１ローラ電極の回転軸に接近する方向及び離隔する方向に移動可能であり、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極の回転動作を制御してワークを溶接するシーム溶接装置において、
   装置本体に固定され且つ前記第２ローラ電極の回転軸が前記第１ローラ電極の回転軸から離隔する方向に移動された際に前記第２ローラ電極に当接する当接部材と、
   前記第２ローラ電極が前記第１ローラ電極と当接する第１位置と、前記第２ローラ電極が前記当接部材と当接する第２位置と、を測定する測定部と、
   前記第１位置を示す第１位置情報と前記第２位置を示す第２位置情報とを用いて、前記第１ローラ電極の半径情報と、前記第２ローラ電極の半径情報と、を算出する電極半径算出部と、
   前記電極半径算出部で算出された前記第１ローラ電極の半径情報に応じて前記第１ローラ電極の回転速度を算出し、前記電極半径算出部で算出された前記第２ローラ電極の半径情報に応じて前記第２ローラ電極の回転速度を算出する電極回転速度算出部と、
   前記電極回転速度算出部で算出された前記第１ローラ電極の回転速度に応じて前記第１ローラ電極の回転速度を制御し、前記電極回転速度算出部で算出された前記第２ローラ電極の回転速度に応じて前記第２ローラ電極の回転速度を制御する電極回転速度制御部と、を備える
   ことを特徴とするシーム溶接装置。
2. 請求項１に記載のシーム溶接装置において、
   前記測定部は、前記装置本体に対して前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が装着されたときに前記第１及び第２位置を測定し、また、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が使用された後に前記第１及び第２位置を測定し、
   前記電極半径算出部は、前記装置本体に対して前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が装着されたときに前記測定部で測定された前記第１及び第２位置を示す前記第１及び第２位置情報と、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極が使用された後に前記測定部で測定された前記第１及び第２位置を示す前記第１及び第２位置情報とを用いて、前記第１ローラ電極の半径情報と、前記第２ローラ電極の半径情報と、を算出する
   ことを特徴とするシーム溶接装置。
3. 第１ローラ電極の半径と第２ローラ電極の半径を認識し、ワークに対する前記第１ローラ電極の回転動作及び前記第２ローラ電極の回転動作を制御してシーム溶接を行うシーム溶接方法において、
   前記第１ローラ電極の回転軸を装置本体に固定し、前記第２ローラ電極の回転軸を前記第１ローラ電極の回転軸に対して移動可能とし、前記第２ローラ電極を前記第１ローラ電極から離隔させた際に前記第２ローラ電極に当接する当接部材を前記装置本体に設けておき、
   制御部により、
   前記第１ローラ電極と前記第２ローラ電極とを当接させた状態での前記第２ローラ電極の位置を示す第１位置情報と、前記当接部材に前記第２ローラ電極を当接させた状態での前記第２ローラ電極の位置を示す第２位置情報とから、前記第１ローラ電極の半径情報と、前記第２ローラ電極の半径情報と、を算出し、
   前記第１ローラ電極の半径情報及び前記第２ローラ電極の半径情報に基づいて、前記ワークの移動速度が所望速度となるように、前記第１ローラ電極のモータの回転速度と、前記第２ローラ電極のモータの回転速度と、を算出し、
   算出された前記第１ローラ電極のモータの回転速度に基づいて、前記第１ローラ電極のモータの回転速度を制御し、算出された前記第２ローラ電極のモータの回転速度に基づいて、前記第２ローラ電極のモータの回転速度を制御する
   ことを特徴とするシーム溶接方法。
4. 請求項３に記載のシーム溶接方法において、
   前記制御部により、
   前記装置本体に対して前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極を装着したときに測定する前記第１及び第２位置情報と、前記第１ローラ電極及び前記第２ローラ電極を使用した後に測定する前記第１及び第２位置情報とから、前記第１ローラ電極の半径情報及び前記第２ローラ電極の半径情報を算出する
   ことを特徴とするシーム溶接方法。

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