JP6493182B2 - 溶接装置及び溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、２つの金属板を重ね合わせて溶接する技術に関する。

従来、２つの金属板を重ね合わせて溶接する溶接装置の一例として、例えば下記特許文献１に開示の自動スポット溶接装置（以下、単に「溶接装置」という。）が知られている。この溶接装置は、アクチュエータによって待機位置と溶接位置との間で上下動可能なスポット溶接ガンを備えている。この溶接装置において、２つの金属板は以下の手順で溶接される。

先ず、支持用の第１治具の上に重ねて置いた２つの金属板のうち上側の金属板を押さえ用の第２治具によって上方から押さえる。その後、スポット溶接ガンを上側の金属板の溶接予定箇所に向けて待機位置から溶接位置まで移動させる。このとき、溶接位置にあるスポット溶接ガンの可動側電極と固定側電極とで２つの金属板を挟んで加圧し、両電極間にスポット溶接のための電流を通電する。これにより、重ね合わせた２つの金属板がスポット溶接される。最後に、スポット溶接ガンを、次のスポット溶接に備えて溶接位置から待機位置へと移動させる。

特開２００８−２９０１４９号公報

上記の溶接装置によるスポット溶接作業は、次の３つの工程に大別される。第１の工程は、スポット溶接ガンを待機位置から溶接位置に向けて移動させる工程である。第２の工程は、溶接位置においてスポット溶接ガンによって２つの金属板を加圧しながら該金属板にスポット溶接電流を印加する工程である。この第２の工程において、実質的な溶接処理が行われる。第３の工程は、スポット溶接ガンを溶接位置から待機位置まで移動させる工程である。

上記の第２の工程に要する時間は、スポット溶接ガンの移動のための第１の工程や第３の工程に要する時間に比べて短く、一連のスポット溶接作業全体の作業時間に占める比率が低い。従って、上記のスポット溶接の場合、仮に第２の工程に要する時間、即ち実質的なスポット溶接時間を短縮できたとしても、溶接作業全体の作業時間を短く抑えるのは難しい。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、２つの金属板を重ね合わせて溶接する作業の高速化を図るのに有効な技術を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、２つの金属板を重ね合わせて溶接する溶接装置であって、
一対の電極と、
上記一対の電極の一方を備えた第１治具と、
上記一対の電極の他方を備えた第２治具と、
上記２つの金属板を重ね合わせてなるワークを上記一対の電極に接触させた状態で上記第１治具と上記第２治具とで挟み込んで所定の搬送方向に搬送するとともに、上記ワークの上記搬送方向への搬送中に該ワークを加圧しながら上記一対の電極の間に溶接のための電流を通電する搬送装置と、
を含む、溶接装置にある。

本発明の他の態様は、２つの金属板を重ね合わせて溶接する溶接方法であって、
一対の電極の一方を備えた第１治具を準備し、
上記一対の電極の他方を備えた第２治具を準備し、
上記２つの金属板を重ね合わせてなるワークを上記一対の電極に接触させた状態で上記第１治具と上記第２治具とで挟み込んで所定の搬送方向に搬送するとともに、上記ワークの上記搬送方向への搬送中に該ワークを加圧しながら上記一対の電極の間に溶接のための電流を通電する、溶接方法にある。

上記の各態様によれば、ワークを第１治具と第２治具とで挟んで搬送する搬送中に、このワークを構成する２つの金属板の溶接を行うことができる。要するに、ワークの搬送を妨げることなく搬送作業と溶接作業を同時並行で進めることができる。これにより、ワークの搬送中に２つの金属板を搬送方向に沿った複数の溶接箇所において連続的に溶接することが可能になる。この場合、例えばスポット溶接の際に生じるスポット溶接ガンの移動時間のような時間が必要ない。

従って、上記の態様によれば、２つの金属板を重ね合わせて溶接する作業の高速化を図ることが可能になる。

本実施形態における溶接システムの概略図。 図１中のワーク、第１治具及び第２治具のそれぞれの斜視図。 図２中のＡ領域における分解拡大図。 第１治具の電極部周辺における断面図。 図２中のＢ領域における分解拡大図。 第２治具の電極部周辺における断面図。 ワークが第１治具及び第２治具によって挟み込まれた状態を示す断面図。 溶接装置の概略図。 溶接装置の１つの給電ローラの領域を搬送方向後方側から視た図。 溶接装置の給電ローラの領域を側方から視た図。 ワークの溶接処理のフローチャート。 ワーク搬送中に電極部に対して給電ローラの位置が変化する様子を示す図。 別実施形態における電極に対する給電ローラの設置態様を示す図。 別実施形態における電極に対する給電ローラの設置態様を示す図。

上記の溶接装置において、
上記第１治具のうち上記ワークとは反対側の面には、該第１治具に設けられた第１電極に電気的に接続された第１導電部が設けられ、
上記第２治具のうち上記ワークとは反対側の面には、該第２治具に設けられた第２電極に電気的に接続された第２導電部が設けられ、
上記搬送装置は、
上記第１治具及び上記第２治具をこれら治具の厚み方向の両側から挟み込むとともに、一方が上記第１導電部に接触したときに他方が上記第２導電部に接触する一対の導電部材と、
上記ワークを加圧するために上記一対の導電部材のうち一方を他方に向けて付勢する付勢部材と、
上記第１電極と上記第２電極との間の通電のために上記一対の導電部材の間に電源電圧を印加する電源装置と、
を備えるのが好ましい。

この溶接装置において、一対の導電部材は、第１電極及び第２電極に対する通電手段であり、且つ付勢部材によって付勢されることで通電時にワークを加圧する加圧手段でもある。従って、一対の導電部材に２つの手段を兼務させることによって、溶接装置の構造を簡素化することができる。

また、上記の溶接装置において、
上記一対の導電部材の一方は、上記第１治具のうち上記ワークとは反対側の面に外周面が接した状態で回転する導電性の第１搬送ローラであり、上記一対の導電部材の他方は、上記第２治具のうち上記ワークとは反対側の面に外周面が接した状態で回転し且つ上記第１搬送ローラが上記第１治具の上記第１導電部に接触したときに上記第２治具の上記第２導電部に接触する導電性の第２搬送ローラであるのが好ましい。

この溶接装置において、第１搬送ローラ及び第２搬送ローラは、回転時にワークを搬送する搬送手段である一方で、第１電極及び第２電極に対する通電手段であり、且つ付勢部材によって付勢されることで通電時にワークを加圧する加圧手段でもある。従って、第１搬送ローラ及び第２搬送ローラに３つの手段を兼務させることによって、溶接装置の構造をより簡素化することができる。

また、上記の溶接装置において、
上記第１電極は、上記第１治具のうち上記ワーク側の面に電極先端部が露出した状態で上記第１治具に埋設されるとともに、上記第１治具のうち上記ワークとは反対側の面に露出した状態で上記第１治具に埋設された上記第１導電部に治具内部で固定されており、上記第１搬送ローラが上記第１導電部に接触したときに該第１導電部を介して上記第１搬送ローラに電気的に接続され、
上記第２電極は、上記第２治具のうち上記ワーク側の面に電極先端部が露出した状態で上記第２治具に埋設されるとともに、上記第２治具のうち上記ワークとは反対側の面に露出した状態で上記第２治具に埋設された上記第２導電部に治具内部で固定されており、上記第２搬送ローラが上記第２導電部に接触したときに該第２導電部を介して上記第２搬送ローラに電気的に接続されるのが好ましい。

この溶接装置によれば、治具のワーク側の面において一対の電極とワークとを接触させ、且つ治具のワークとは反対側の面において一対の導電部と一対の搬送ローラとを接触させることで、治具内部を一対の電極と一対の搬送ローラとの間の通電経路として利用できる。従って、溶接装置の構造の更なる簡素化を図ることができる。

また、上記の溶接装置において、上記第１治具及び上記第２治具の少なくとも一方は、当該治具に対する上記ワークの上記２つの金属板の少なくとも一方の位置決めのためのワーク位置決め部を備えるのが好ましい。ワーク位置決め部を用いることによって、治具に対する金属板の位置決めに要する時間を短く抑えることが可能になる。

また、上記の溶接装置において、上記第１治具及び上記第２治具の少なくとも一方は、一方の治具に対する他方の治具の位置決めのための治具位置決め部を備えるのが好ましい。治具位置決め部を用いることによって、一方の治具に対する他方の治具の位置決めに要する時間を短く抑えることが可能になる。

以下、２つの金属板を重ね合わせて溶接する技術の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。尚、当該図面では、２つの金属板を重ね合わせてなるワークの搬送方向である第１方向を矢印Ｘで示し、ワークの板厚方向である第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向Ｘと第２方向Ｙの双方に直交する第３方向を矢印Ｚで示している。

図１に示されるように、本実施形態における溶接システム１は、２つの金属板である第１金属板Ｐ１と第２金属板Ｐ２とを重ね合わせて溶接するシステムである。本実施形態では、一方の金属製の板材である第１金属板Ｐ１は、第３方向Ｚの板幅が他方の金属製の板材である第２金属板Ｐ２よりも小さい。

第１金属板Ｐ１及び第２金属板Ｐ２は、同種の金属材料からなる。ここでいう「同種の金属材料」とは、材料を構成する主要な金属が一致する場合をいう。従って、主要な金属以外の金属の種類や配合比率は一致してもよいし或いは相違してもよい。金属板Ｐ１，Ｐ２を構成する典型的な金属材料として、鉄系材料、ステンレス系材料、チタン系材料、アルミニウム系材料が挙げられる。

溶接システム１は、第１治具１０、第２治具２０、ワークセット装置３０、溶接装置４０及びワーク取出し装置５０を備えている。

第１治具１０は、該第１治具１０に対して２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１のそれぞれの位置決めを行う位置決め機能を有する。従って、この第１治具１０を「位置決め治具」ということもできる。第２治具２０は、２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１に第２金属板Ｐ２を重ね合わせてなるワークＷを第２金属板Ｐ２側から押さえる機能を有する。従って、この第２治具２０を「押さえ治具」ということもできる。

ワークセット装置３０は、第１治具１０にワークＷ（金属板Ｐ１，Ｐ２）をセットするための装置である。このワークセット装置３０は、搬入ローラ３１及びロボット３２を備えている。

搬入ローラ３１は、駆動部（図示省略）によって駆動されて第３方向Ｚに延びる筒軸を中心に回転する円板状のローラとして構成される。この搬入ローラ３１は、その外周面によって第１治具１０を下方から支持すると共に、筒軸を中心に回転することにより第１治具１０と第２治具２０とで挟まれているワークＷを溶接装置４０へ搬入する機能を有する。

ロボット３２は、アーム先端部の保持装置によって第２金属板Ｐ２を保持すると共に、保持した第２金属板Ｐ２を第１治具１０に対して位置決めされた２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１の上にセットする機能を有する。このロボット３２は、第２金属板Ｐ２のセット位置が予め教示された制御部（図示省略）によって制御される。

溶接装置４０は、ワークＷを溶接処理するための装置である。この溶接装置４０によれば、ワークＷを構成する２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１と１つの第２金属板Ｐ２とを重ね合わせて溶接することができる。

ワーク取出し装置５０は、溶接装置４０において溶接処理されたワークＷを取り出すための装置である。このワーク取出し装置５０は、搬出ローラ５１、検出器５２及びロボット５３を備えている。

搬出ローラ５１は、搬入ローラ３１と同様に、駆動部（図示省略）によって駆動されて第３方向Ｚに延びる筒軸を中心に回転する円板状のローラとして構成される。この搬出ローラ５１は、その外周面によって第１治具１０を下方から支持すると共に、筒軸を中心に回転することにより第１治具１０と第２治具２０とで挟まれているワークＷを溶接装置４０から搬出する機能を有する。

検出器５２は、第２治具２０が第１治具１０から取り外され且つ第１治具１０上にワークＷがある状態であるか否かを検出する機能を有する。

ロボット５３は、第２治具２０が第１治具１０から取り外された状態で、アーム先端部の保持装置によってワークＷを保持して第１治具１０から取り出す機能を有する。このロボット５３は、溶接装置４０から搬出された第１治具１０の位置が予め教示された制御部（図示省略）によって制御される。

ワーク取出し装置５０において回収された第１治具１０及び第２治具２０は共にワークセット装置３０に戻されることによって、別のワークＷに対して使用される。

ここで、上記の第１治具１０及び第２治具２０のそれぞれの詳細な構造について、図２〜図７を参照しつつ説明する。

図２に示されるように、第１治具１０は、底部１１及び枠部１２を有する有底箱状に構成されている。第１治具１０は、樹脂材料からなる。底部１１は、第１方向Ｘと第３方向Ｚとのよって規定される平面上に延在するプレート部分である。底部１１には、その上面との間で段差面を形成する凹状の２つの溝部１１ａ，１１ａが第３方向Ｚについて所定間隔を隔てて設けられている。

溝部１１ａは、第１方向の溝長さが第１金属板Ｐ１の長さに概ね一致し、第２方向Ｙの溝深さが第１金属板Ｐ１の厚みに概ね一致し、且つ第３方向Ｚの溝幅が第１金属板Ｐ１の幅に概ね一致するように寸法設定されている。従って、この溝部１１ａは、第１治具１０に対するワークＷの第１金属板Ｐ１の位置決めのためのワーク位置決め部となる。第１治具１０の２つの溝部１１ａ，１１ａのそれぞれに第１金属板Ｐ１を嵌め込むことによって、第１治具１０に対して２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１のそれぞれの位置決めを行うことができる。

第１治具１０の枠部１２は、底部１１の外周部分から第２方向Ｙに枠状に立設された部位である。枠部１２は、第２治具２０の外形を若干下回るように寸法設定されている。このため、枠部１２は、その枠内に第２治具２０が嵌め込まれた場合に、第１治具１０に対する第２治具２０の位置決めを行う治具位置決め部となる。

第１治具１０は、電極部１３を備えている。具体的には、第１治具１０の底部１１の２つの溝部１１ａ，１１ａのそれぞれに複数（本実施形態では３つ）の電極部１３が埋設されている。電極部１３の埋設のために、第１治具１０の溝部１１ａに取付穴１１ｂが設けられている。図３及び図４に示されるように、電極部１３は、第１電極ホルダ１４と第１電極１５とによって構成されている。第１電極ホルダ１４及び第１電極１５はいずれも金属材料（典型的には、銅系材料）からなる。この電極部１３を第１電極ということもできる。尚、第１電極ホルダ１４及び第１電極１５を、金属材料以外の他の導電性材料によって構成することもできる。

第１電極ホルダ１４は、第１治具１０に固定されている。この第１電極ホルダ１４は、平板状のプレート部１４ａと、円筒状の筒部１４ｂと、を備えている。プレート部１４ａは、第１治具１０のうちワークＷと対向する上面とは反対側の下面に設けられている。プレート部１４ａは、その平面視が第１方向Ｘを長辺とし第３方向Ｚを短辺とする長方形となるように構成されている。筒部１４ｂは、プレート部１４ａから第２方向Ｙに延出し且つ雌ねじ穴１４ｃを有する。

第１電極１５は、ボルト形状の本体部１５ａと、電極先端部を構成するように本体部１５ａに設けられた突起１５ｂと、を備えている。第１電極１５は、第１治具１０の取付穴１１ｂに挿入された状態で、その本体部１５ａが第１電極ホルダ１４の筒部１４ｂの雌ねじ穴１４ｃに螺合することによって第１電極ホルダ１４と一体化される。これにより、第１電極１５は、第１治具１０のうちワークＷ側の面（治具上面）に電極先端部である突起１５ｂが僅かに露出した状態で第１治具１０に埋設される。また、この第１電極１５は、第１治具のうちワークＷとは反対側の面（治具下面）に露出した状態で第１治具１０に埋設された第１電極ホルダ１４に治具内部で固定される。これにより、第１電極１５は、第１導電部である第１電極ホルダ１４に電気的に接続される。その結果、電極部１３によって第１治具１０をその厚み方向（第２方向Ｙ）に貫通する通電経路が形成される。

第２治具２０は、第１方向Ｘと第３方向Ｚとのよって規定される平面上に延在するプレート部材として構成されている。第２治具２０は、樹脂材料からなる。この第２治具２０には、電極部１３と同数の電極部２１が埋設されている。また、電極部２１は、第１治具１０の枠部１２の枠内に第２治具２０が嵌め込まれた状態で、第１治具１０側の電極部１３と一対一の関係で重なるように配置されている。即ち、第１治具１０側の１つの電極部１３と第２治具２０側の１つの電極部２１とによって、ワークＷに作用する一対の電極部１３，２１が構成される。本実施形態では、一対の電極部１３，２１がワークＷの六箇所に配置されている。

図５及び図６に示されるように、電極部２１は、第２電極ホルダ２２と第２電極２３とによって構成されている。この電極部２１は、前述の電極部１３と同種の材料からなる。第２治具２０には、この電極部２１の埋設のための取付穴２０ａが設けられている（図６参照）。この電極部２１を第２電極ということもできる。

第２電極ホルダ２２は、第２治具２０に固定されている。この第２電極ホルダ２２は、平板状のプレート部２２ａと、円筒状の筒部２２ｂと、を備えている。プレート部２２ａは、前記のプレート部１４ａと同形状であり、ワークＷと対向する下面とは反対側の上面に設けられている。筒部２２ｂは、前記の筒部１４ｂと同形状であり、プレート部２２ａから第２方向Ｙに延出し且つ雌ねじ穴２２ｃを有する。

第２電極２３は、前記の第１電極１５と同形状であり、ボルト形状の本体部２３ａと、電極先端部を構成するように本体部２３ａに設けられた突起２３ｂと、を備えている。第２電極２３は、前記の第１電極１５とともに一対の電極を構成する。第２電極２３は、第２治具２０の取付穴２０ａに挿入された状態で、その本体部２３ａが第２電極ホルダ２２の筒部２２ｂの雌ねじ穴２２ｃに螺合することによって第２電極ホルダ２２と一体化される。これにより、第２電極２３は、第２治具２０のうちワークＷ側の面（治具下面）に電極先端部である突起２３ｂが僅かに露出した状態で第２治具２０に埋設される。また、この第２電極２３は、第２治具２０のうちワークＷとは反対側の面（治具上面）に露出した状態で第２治具２０に埋設された第２電極ホルダ２２に治具内部で固定される。これにより、第２電極２３は、第２導電部である第２電極ホルダ２２に電気的に接続される。この電極部２１によって第２治具２０をその厚み方向（第２方向Ｙ）に貫通する通電経路が形成される。

図７に示されるように、第１治具１０の枠部１２の枠内に第２治具２０が嵌め込まれた状態では、第１治具１０と第２治具２０とでワークＷが挟み込まれて一体化された被搬送物Ｔが形成される。このとき、第１電極１５の電極先端部である突起１５ｂがワークＷの第１金属板Ｐ１の下面に接触し、且つ第２電極２３の電極先端部である突起２３ｂがワークＷの第２金属板Ｐ２の上面に接触する。即ち、ワークＷは、第２方向Ｙについて実質的に第１電極１５の突起１５ｂと第２電極２３の突起２３ｂとによって挟み込まれる。

図８に示されるように、溶接装置４０は、一方の第１電極１５を備えた第１治具１０と、他方の第２電極２３を備えた第２治具２０と、搬送装置４１と、を備えている。搬送装置４１は、複数個所に配置された一対の搬送ローラ４２，４３と、複数個所に配置された一対の給電ローラ４４，４５と、付勢部材４６と、電源装置４７と、を備えている。

搬送ローラ４２は、第３方向Ｚに延びる回転軸４２ａを中心に矢印Ｒ１で示される第１回転方向に回転する円板状のローラとして構成される。この搬送ローラ４２は、その外周面によって第１治具１０を下方から支持すると共に、回転軸４２ａを中心に所定の周速度で回転して第１治具１０を搬送方向Ｄ１に搬送するように制御される。ここで搬送方向Ｄ１は、ワークＷの板面に沿った方向である。

同様に、搬送ローラ４３は、第３方向Ｚに延びる回転軸４３ａを中心に矢印Ｒ２で示される第２回転方向に回転する円板状のローラとして構成される。この搬送ローラ４３は、その外周面が第２治具２０の上面に接した状態で、回転軸４３ａを中心に搬送ローラ４２と同じ周速度で回転するように制御される。本実施形態では、一対の搬送ローラ４２，４３は、第１方向Ｘの前後二箇所、及び第３方向Ｚの左右二箇所の計四箇所に設置されている。

一対の給電ローラ４４，４５は、一対の搬送ローラ４２，４３よりも搬送方向Ｄ１の後方側に配置されている。一対の給電ローラ４４，４５は、第１治具１０及び第２治具２０をこれら治具の厚み方向（第２方向Ｙ）の両側から挟み込む。一対の給電ローラ４４，４５は、一対の搬送ローラ４２，４３と同じ搬送機能を有するとともに、更に給電機能が付加された搬送ローラである。従って、給電ローラを搬送ローラということもできる。

第１給電ローラ（第１搬送ローラ）４４は、第１治具１０のうちワークＷとは反対側の下面に外周面が接した状態で回転軸４４ａを中心に第１回転方向Ｒ１に回転する円板状のローラとして構成される。この第１給電ローラ４４は、その外周面によって第１治具１０を下方から支持すると共に、回転軸４４ａを中心に搬送ローラ４２と同じ周速度で回転して第１治具１０を搬送方向Ｄ１に搬送するように制御される。第１給電ローラ４４は、導電性材料からなる導電部材であり、電極部１３の第１電極ホルダ１４に接触したときに、第１電極ホルダ１４を介して第１電極１５に電気的に接続される。ここでいう導電性材料として典型的には、金属材料や、カーボンを含む樹脂材料などが挙げられる。

第２給電ローラ（第２搬送ローラ）４５は、第２治具２０のうちワークＷとは反対側の上面に外周面が接した状態で回転軸４５ａを中心に第２回転方向Ｒ２に回転する円板状のローラとして構成される。この第２給電ローラ４５は、その外周面が第２治具２０の上面に接した状態で、回転軸４５ａを中心に第１給電ローラ４４と同じ周速度で回転するように制御される。第２給電ローラ４５は、第１給電ローラ４４と同様の導電性材料からなる導電部材であり、電極部２１の第２電極ホルダ２２に接触したときに、第２電極ホルダ２２を介して第２電極２３に電気的に接続される。また、この第２給電ローラ４５は、第１給電ローラ４４が第１電極ホルダ１４に接触したときに第２電極ホルダ２２に接触するように構成されている。本実施形態では、一対の給電ローラ４４，４５は、第３方向Ｚの左右二箇所に設置されている。

上記の一対の搬送ローラ４２，４３及び一対の給電ローラ４４，４５は、その搬送機能によって、金属板Ｐ１，Ｐ２を重ね合わせてなるワークＷを第１治具１０と第２治具２０とで挟み込んで搬送方向Ｄ１に搬送することができる。図８では、この搬送中に、一対の給電ローラ４４，４５に最初に接触する電極部１３，２１を電極部１３ａ，２１ａとし、その次に接触する電極部１３，２１を電極部１３ｂ，２１ｂとし、最後に接触する電極部１３，２１を電極部１３ｃ，２１ｃとして符号を付している。

付勢部材４６は、第２給電ローラ４５を第１給電ローラ４４に向けて弾性付勢することによってワークＷを加圧するコイルばねによって構成されている。この付勢部材４６によれば、コイルばねによって第２給電ローラ４５の第２方向Ｙの変位を吸収しつつ、第２給電ローラ４５を介して第２治具２０に適正な加圧力を付与することができる。この加圧力は、電極部２１の第２電極２３を経て第２金属板Ｐの上面に伝達されるため、ワークＷの加圧に利用される。これにより、ワーク搬送時に一対の電極１５，２３をワークＷに強く押し付けることができる。

電源装置４７は、一対の給電ローラ４４，４５と電気的に接続されている。この電源装置４７は、第１給電ローラ４４と第２給電ローラ４５との間に連続的に或いはタイマ等を使用して断続的に電源電圧を印加するように制御される。これにより、一対の給電ローラ４４，４５は、一対の電極１５，２３の間に溶接のための電流を通電する給電機能を発揮する。この場合、第１給電ローラ４４と接触した電極部１３の第１電極１５は、第２給電ローラ４５と接触した電極部２１の第２電極２３と極性について対をなす。例えば、第１電極１５が負極のときに第２電極２３が正極になる。尚、第１電極１５及び第２電極２３の極性は予め定められてもよいし、或いは一定時間毎に切替わってもよい。

搬送装置４１は、ワークＷの搬送方向Ｄ１への搬送中に、ワークＷを付勢部材４６によって弾性付勢された一方の第２給電ローラ４５を利用して加圧しながら、上記の電源装置４７によって一対の電極１５，２３の間に溶接のための電流を通電することができる。

図９及び図１０に示されるように、上記の電源装置４７によれば、第１給電ローラ４４が電極部１３の第１電極ホルダ１４に接触し、且つ第２給電ローラ４５が電極部２１の第２電極ホルダ２２に接触している間、第１給電ローラ４４と第２給電ローラ４５とを結ぶ通電経路Ｅ（図中の矢印付き破線）に溶接電流が通電される。このときの溶接電流、通電時間、ワークＷの加圧力等の溶接条件は、金属板の材質、金属板の厚みなどの寸法に応じて適宜に選択される。通電時間は、電極ホルダ１４，２２の第１方向Ｘの長さＬを搬送方向Ｄ１の搬送速度で除した値として定められる。

ここで、溶接システム１による溶接方法を、前述の説明で参照した図面に加えて図１１及び図１２を参照しつつ説明する。この溶接方法では、図１１に示されるステップＳ１からステップＳ１０までの一連の処理が実行される。尚、必要に応じて、これらのステップとは別のステップを付加してもよいし、或いは複数のステップを組み合わせて１つのステップとしてもよい。

ステップＳ１は、第１治具１０を準備するとともに、この第１治具１０をワークセット装置３０に取り付けるステップである。このステップによれば、先ず、第１電極１５を備えた第１治具１０が準備される。その後、この第１治具１０がワークセット装置３０の搬入ローラ３１の上に置かれる。このとき、第１治具１０は、搬入ローラ３１によって下方から支持される（図１参照）。

ステップＳ２は、搬入ローラ３１の上に置かれた第１治具１０に２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１及び１つの第２金属板Ｐ２をセットするステップである。このステップによれば、先ず、第１治具１０の底部１１に設けられた各溝部１１ａ（ワーク位置決め部）に第１金属板Ｐ１を嵌め込む。これにより、第１治具１０に対して２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１のそれぞれが位置決めされる（図１及び図２参照）。このとき、ワーク位置決め部を用いることによって、第１治具１０に対する第１金属板Ｐ１の位置決めに要する時間を短く抑えることが可能になる。次に、ロボット３２を制御して、２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１が位置決めされた第１治具１０に対して更に第２金属板Ｐ２をセットする。これにより、２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１に第２金属板Ｐ２を重ね合わせてなるワークＷが形成される。尚、ロボット３２を用いる代わりに、作業者が第２金属板Ｐ２を手指で掴んでセットするようにしてもよい。

ステップＳ３は、第２治具２０を準備するとともに、この第２治具２０をワークセット装置３０に取り付けるステップである。このステップによれば、先ず、第２電極２３を備えた第２治具２０が準備される。その後、ワークセット装置３０の搬入ローラ３１の上に置かれた第１治具１０の枠部１２の枠内にこの第２治具２０が嵌め込まれる。このとき、第１治具１０の枠部１２（治具位置決め部）によって、第１治具１０に対する第２治具２０の位置決めがなされる。この治具位置決め部を用いることによって、第１治具１０に対する第２治具２０の位置決めに要する時間を短く抑えることが可能になる。第１治具１０と第２治具２０とでワークＷが挟み込まれ、且つ第２方向Ｙについて第１電極１５の突起１５ｂの位置と第２電極２３の突起２３ｂの位置とが一致する（図７参照）。

ステップＳ４は、第１治具１０と第２治具２０とで挟み込まれたワークＷを溶接装置４０へ搬入するステップである。このステップによれば、第１治具１０と第２治具２０とでワークＷが挟み込まれてなる被搬送物Ｔは、ワークセット装置３０の搬入ローラ３１によって第１方向Ｘに直線的に搬送されて溶接装置４０へ搬入される（図１及び図７参照）。

ステップＳ５は、溶接装置４０によってワークＷに溶接処理を施すステップである。このステップによれば、一対の搬送ローラ４２，４３及び一対の給電ローラ４４，４５を使用し、ワークＷを一対の電極１５，２３に接触させた状態で第１治具１０と第２治具２０とで挟み込んで搬送方向Ｄ１に搬送する。一対の給電ローラ４４，４５では、第１回転方向Ｒ１に回転する第１給電ローラ４４と、第２回転方向Ｒ２に回転する第２給電ローラ４５との双方によってワークＷが第１治具１０及び第２治具２０と共に搬送方向Ｄ１に搬送される（図８参照）。

更に、このワーク搬送中に、ワークＷを加圧しながら一対の電極１５，２３の間に溶接のための電流を通電する。具体的に説明すると、第１給電ローラ４４が電極部１３の位置に達し、且つ第２給電ローラ４５が電極部２１の位置に達したとき、付勢部材４６によって弾性付勢された一方の第２給電ローラ４５が電極部２１を介して第２治具２０を下向きに加圧する。このとき、第２給電ローラ４５が第１給電ローラ４４に向けて付勢されるため、第２治具２０も第１治具１０に向けて付勢される。

この場合、第１電極１５の突起１５ｂはワークＷの第１金属板Ｐ１の下面に加圧状態で接触し、且つ第２電極２３の突起２３ｂはワークＷの第２金属板Ｐ２の上面に加圧状態で接触する。第１給電ローラ４４は、第１電極１５に電気的に接続され、且つ第２給電ローラ４５は、第２電極２３に電気的に接続される。従って、電源装置４７により第１給電ローラ４４と第２給電ローラ４５との間に印加された電源電圧によって一対の電極１５，２３の間の通電経路Ｅに溶接のための電流が通電される。これにより、第１金属板Ｐ１と第２金属板Ｐ２とが接触する部位にジュール熱が生じる。このとき、第１金属板Ｐ１及び第２金属板Ｐ２の双方の金属材料がジュール熱によって加熱されて溶融した後、図示省略の溶接合金層（ナゲット）を形成する。その結果、第１金属板Ｐ１と第２金属板Ｐ２とが互いに溶接される（図９及び図１０参照）。

本実施形態では、図８及び図１２（ａ）が参照されるように、ワーク搬送時に先ず一対の給電ローラ４４，４５が電極部１３ａ，２１ａと接触する。このとき、第１金属板Ｐ１と第２金属板Ｐ２は、電極部１３ａ，２１ａの位置に対応した左右二箇所で互いに溶接される。その後、図８及び図１２（ｂ）が参照されるように、一対の給電ローラ４４，４５が電極部１３ｂ，２１ｂと接触する。このとき、第１金属板Ｐ１と第２金属板Ｐ２は、電極部１３ｂ，２１ｂの位置に対応した左右二箇所で互いに溶接される。その後、図８及び図１２（ｃ）が参照されるように、一対の給電ローラ４４，４５が電極部１３ｃ，２１ｃと接触する。このとき、第１金属板Ｐ１と第２金属板Ｐ２は、電極部１３ｃ，２１ｃの位置に対応した左右二箇所で互いに溶接される。従って、この溶接装置４０によれば、ワーク搬送中に、２つの金属板Ｐ１，Ｐ２を搬送方向Ｄ１に沿った複数の溶接箇所（本実施形態では、左右三箇所ずつの計六箇所）において連続的に溶接することが可能になる。

ステップＳ６は、溶接処理されたワークＷを溶接装置４０から搬出するステップである。このステップによれば、ワーク取出し装置５０の搬出ローラ５１を駆動することによって、被搬送物Ｔを構成するワークＷが搬送方向Ｄ１に搬送されて溶接装置４０から搬出する（図１参照）。

ステップＳ７は、ワーク取出し装置５０において、第１治具１０から第２治具２０を取り外すステップである。これにより、溶接完了後のワークＷの上方が開放され、該ワークＷが第１治具１０から取出し可能な状態になる。

ステップＳ８は、溶接処理されたワークＷを第１治具１０から取出すステップである。このステップによれば、検出器５２によって第２治具２０が第１治具１０から取り外され且つ第１治具１０上にワークＷがあることが検出されたことを条件にロボット５３が制御される。ロボット５３の制御によって、溶接完了後のワークＷが第１治具１０から取り出される。尚、ロボット５３を用いる代わりに、作業者がワークＷを手指で掴んで第１治具１０から取り出すようにしてもよい。

ステップＳ９は、ワーク取出し装置５０において、第１治具１０及び第２治具２０を回収するステップである。回収された第１治具１０及び第２治具２０は、ワークセット装置３０へ戻されて、別のワークＷの処理に使用される。

ステップＳ１０は、予定数のワークＷの溶接処理が完了したか否かを判定するステップである。予定数のワークＷの溶接処理が完了していないと判定した場合（ステップＳ１０の「Ｎｏ」の場合）にはステップＳ１に戻る一方で、予定数のワークＷの溶接処理が完了したと判定した場合（ステップＳ１０の「Ｙｅｓ」の場合）には溶接システム１による処理を終了する。

上述の本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。

本実施形態によれば、ワークＷを第１治具１０と第２治具２０とで挟んで搬送する搬送中に、このワークＷを構成する２つの金属板Ｐ１，Ｐ２の溶接を行うことができる。要するに、ワークＷの搬送を妨げることなく搬送作業と溶接作業を同時並行で進めることができる。これにより、ワーク搬送中に２つの金属板Ｐ１，Ｐ２を連続的に溶接することが可能になる。この場合、例えばスポット溶接の際に生じるスポット溶接ガンの移動時間のような時間が必要ない。従って、２つの金属板Ｐ１，Ｐ２を重ね合わせて溶接する作業に要する時間を短く抑えることができ、該作業の高速化を図ることが可能になる。

本実施形態によれば、第１給電ローラ４４及び第２給電ローラ４５は、回転時にワークＷを搬送する搬送手段である一方で、一対の電極１５，２３に対する通電手段であり、且つ付勢部材４６によって弾性付勢されることで通電時にワークＷを加圧する加圧手段でもある。従って、第１給電ローラ４４及び第２給電ローラ４５に３つの手段を兼務させることによって、溶接装置４０の構造を簡素化することができる。

本実施形態によれば、治具１０，２０のワーク側の面において一対の電極１５，２３とワークＷとを接触させ、且つ治具１０，２０のワークＷとは反対側の面において一対の電極ホルダ１４，２２と一対の給電ローラ４４，４５とを接触させることができる。これにより、治具内部を一対の電極１５，２３と一対の給電ローラ４４，４５との間の通電経路として利用できる。従って、溶接装置４０の構造の更なる簡素化を図ることができる。

本発明は、上述の本実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、本実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

本実施形態では、一対の給電ローラ４４，４５が３つの手段（搬送手段、通電手段及び加圧手段）を兼務する場合について記載したが、ワークＷの溶接処理をワーク搬送中に行うことができれば、上記の加圧機能及び通電機能の少なくとも一方を、一対の給電ローラ４４，４５以外の手段によって実現することもできる。即ち、搬送手段のみを有する第１の要素と、通電手段及び加圧手段を兼務する第２の要素（第１の要素とは別の要素）と、を用いることができる。例えば、搬送機能のみを有する一対の給電ローラ４４，４５を上記第１の要素とし、第１治具１０及び第２治具２０をこれら治具の厚み方向（第２方向Ｙ）の両側から挟み込むとともに、一方が第１電極ホルダ１４（第１導電部）に接触したときに他方が第２電極ホルダ２２（第２導電部）に接触する一対の導電部材を上記第２の要素とすることができる。この場合の接触は、電極ホルダに対して導電部材が摺動するように、電極ホルダと導電部材とが両者の間に滑りを生じつつ接触するような形態であってもよいし、或いは電極ホルダと導電部材とが両者の間に滑りを生じない状態で接触するような形態であってもよい。

本実施形態では、２つの第１金属板Ｐ１，Ｐ１と１つの第２金属板Ｐ２とを重ね合わせて溶接する場合について記載したが、１つの金属材に重ね合わせる金属材の数は必要に応じて適宜に選択可能である。例えば、１つの金属材に対して１つ或いは３つ以上の金属材を重ね合わせて溶接する場合に、上記の溶接技術を適用することもできる。

本実施形態では、一対の給電ローラ４４，４５を第３方向Ｚの二箇所に設ける場合について記載したが、一対の給電ローラ４４，４５の第３方向Ｚの設置数は、一対の電極１５，２３の第３方向Ｒの配置数に応じて適宜に変更可能である。ここで、別実施形態における電極に対する給電ローラの設置態様を、図１３及び図１４を用いて説明する。これら別実施形態はいずれも、１つの第１金属板Ｐ１と１つの第２金属板Ｐ２とを重ね合わせて溶接する形態である。

図１３に示される別実施形態では、一対の電極１５，２３は、第１行Ｌ１において第２列Ｃ２及び第３列Ｃ３の二箇所に配置され、第２行Ｌ２において第１列Ｃ１及び第２列Ｃ２の二箇所に配置され、第３行Ｌ３において第１列Ｃ１及び第３列Ｃ３の二箇所に配置されている。図１４に示される実施形態では、一対の電極１５，２３は、第１行Ｌ１において全列Ｃ１〜Ｃ３の三箇所に配置され、第２行Ｌ２において第２列Ｃ２の一箇所に配置され、第３行Ｌ３において第１列Ｃ１及び第３列Ｃ３の二箇所に配置されている。これらの実施形態では、３つの列Ｃ１〜Ｃ３のいずれにも一対の電極１５，２３が配置されているため、一対の給電ローラ４４，４５の第３方向Ｚの設置数が３つに設定されている。

本実施形態では、一対の電極ホルダ１４，２２及び一対の電極１５，２３はいずれも治具に埋設される構成について記載したが、この構成に代えて一対の電極ホルダ１４，２２のみが治具に埋設される一方で一対の電極１５，２３が治具外部に配設される構成を採用することもできる。

本実施形態では、付勢部材４６がコイルばねを用いて構成されているが、このコイルばねに代えて、板ばねや、ゴム等の弾性材料からなる弾性体や、アクチュエータ等の付勢手段を用いてもよい。この場合、第１給電ローラ４４及び第２給電ローラ４５の一方の給電ローラを他方の給電ローラに向けて付勢するために、第１給電ローラ４４及び第２給電ローラ４５の少なくとも一方に付勢部材を設けることができる。また、ワークＷを加圧する機能を達成することができれば、第１治具１０及び第２治具２０の少なくとも一方に付勢部材を設けてもよい。

本実施形態では、第１治具１０の底部１１に第１金属板Ｐ１の位置決めのためのワーク位置決め部として溝部１１ａを設ける場合について記載したが、この種の溝部を第１治具１０及び第２治具２０の少なくとも一方に設けることができる。例えば、第１治具１０に溝部１１ａに加えて第２金属板Ｐ２の位置決めのための溝部を設けることもできる。また、ワーク位置決め部として溝部１１ａのような凹部に代えて或いは加えて位置決めピンのような凸部を用いることもできる。また、ワーク位置決め部を必要に応じて省略することもできる。

本実施形態では、第２治具２０の位置決めのための治具位置決め部として第１治具１０に枠部１２を設ける場合について記載したが、この種の治具位置決め部を第１治具１０及び第２治具２０の少なくとも一方に設けることができる。この場合、例えば一方の治具に設けられた位置決めピンと他方の治具に設けられたピン穴とが互いに係合する構造を採用することができる。また、治具位置決め部を必要に応じて省略することもできる。

１０ 第１治具
１１ａ 溝部（ワーク位置決め部）
１２ 枠部（治具位置決め部）
１４ 第１電極ホルダ（第１導電部）
１５ 第１電極
２０ 第２治具
２２ 第２電極ホルダ（第２導電部）
２３ 第２電極
４０ 溶接装置
４１ 搬送装置
４４ 第１給電ローラ（第１搬送ローラ）
４５ 第２給電ローラ（第２搬送ローラ）
４６ 付勢部材
４７ 電源装置
Ｐ１ 第１金属板
Ｐ２ 第２金属板
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. ２つの金属板を重ね合わせて溶接する溶接装置であって、
   一対の電極と、
   上記一対の電極の一方を備えた第１治具と、
   上記一対の電極の他方を備えた第２治具と、
   上記２つの金属板を重ね合わせてなるワークを上記一対の電極に接触させた状態で上記第１治具と上記第２治具とで挟み込んで所定の搬送方向に搬送するとともに、上記ワークの上記搬送方向への搬送中に該ワークを加圧しながら上記一対の電極の間に溶接のための電流を通電する搬送装置と、
   を含む、溶接装置。
2. 上記第１治具のうち上記ワークとは反対側の面には、該第１治具に設けられた第１電極に電気的に接続された第１導電部が設けられ、
   上記第２治具のうち上記ワークとは反対側の面には、該第２治具に設けられた第２電極に電気的に接続された第２導電部が設けられ、
   上記搬送装置は、
   上記第１治具及び上記第２治具をこれら治具の厚み方向の両側から挟み込むとともに、一方が上記第１導電部に接触したときに他方が上記第２導電部に接触する一対の導電部材と、
   上記ワークを加圧するために上記一対の導電部材のうち一方を他方に向けて付勢する付勢部材と、
   上記第１電極と上記第２電極との間の通電のために上記一対の導電部材の間に電源電圧を印加する電源装置と、
   を備える、請求項１に記載の溶接装置。
3. 上記一対の導電部材の一方は、上記第１治具のうち上記ワークとは反対側の面に外周面が接した状態で回転する導電性の第１搬送ローラであり、上記一対の導電部材の他方は、上記第２治具のうち上記ワークとは反対側の面に外周面が接した状態で回転し且つ上記第１搬送ローラが上記第１治具の上記第１導電部に接触したときに上記第２治具の上記第２導電部に接触する導電性の第２搬送ローラである、請求項２に記載の溶接装置。
4. 上記第１電極は、上記第１治具のうち上記ワーク側の面に電極先端部が露出した状態で上記第１治具に埋設されるとともに、上記第１治具のうち上記ワークとは反対側の面に露出した状態で上記第１治具に埋設された上記第１導電部に治具内部で固定されており、上記第１搬送ローラが上記第１導電部に接触したときに該第１導電部を介して上記第１搬送ローラに電気的に接続され、
   上記第２電極は、上記第２治具のうち上記ワーク側の面に電極先端部が露出した状態で上記第２治具に埋設されるとともに、上記第２治具のうち上記ワークとは反対側の面に露出した状態で上記第２治具に埋設された上記第２導電部に治具内部で固定されており、上記第２搬送ローラが上記第２導電部に接触したときに該第２導電部を介して上記第２搬送ローラに電気的に接続される、請求項３に記載の溶接装置。
5. 上記第１治具及び上記第２治具の少なくとも一方は、当該治具に対する上記ワークの上記２つの金属板の少なくとも一方の位置決めのためのワーク位置決め部を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接装置。
6. 上記第１治具及び上記第２治具の少なくとも一方は、一方の治具に対する他方の治具の位置決めのための治具位置決め部を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶接装置。
7. ２つの金属板を重ね合わせて溶接する溶接方法であって、
   一対の電極のうちの一方を備えた第１治具を準備し、
   上記一対の電極のうちの他方を備えた第２治具を準備し、
   上記２つの金属板を重ね合わせてなるワークを上記一対の電極に接触させた状態で上記第１治具と上記第２治具とで挟み込んで所定の搬送方向に搬送するとともに、上記ワークの上記搬送方向への搬送中に該ワークを加圧しながら上記一対の電極の間に溶接のための電流を通電する、溶接方法。

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