JP6511626B2 - シーム溶接システム、シーム溶接方法および被溶接物の生産方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、シーム溶接システム、シーム溶接方法および被溶接物の生産方法に関する。

従来、ロボットに被溶接物を保持させて、かかる被溶接物を一対のローラ電極間に送りながらシーム溶接するシーム溶接システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

かかるシーム溶接システムは、円盤形状をなす前述の一対のローラ電極と、ローラ電極ごとに設けられ、各ローラ電極を回転させるモータとを備える。

そして、シーム溶接システムは、ロボットによってこの一対のローラ電極間へ被溶接物を送りつつ、ローラ電極それぞれの周縁部で挟持して加圧しながらモータでローラ電極を回転させ、ローラ電極間に通電される溶接電流によって被溶接物をシーム溶接する。

なお、被溶接物とローラ電極とは相対的に移動すればよいため、近年では、ロボットアームの先端部側にローラ電極を取り付けて、かかるローラ電極側をロボットアームによって被溶接物の溶接線に沿って移動させるシーム溶接システムも提案されている。

特開２０１０−１５８６９２号公報

しかしながら、上述した従来技術には、品質高くかつ容易にシーム溶接を施すうえで更なる改善の余地がある。

具体的には、上述した従来技術では、ローラ電極が通電されることによって、ローラ電極の描く軌跡が安定せず、予定の溶接線からずれる場合があった。このため、被溶接物に対し、品質の高いシーム溶接を施すうえでは不十分であった。

また、上述のように軌跡が安定しないため、数多くトライアンドエラーを繰り返してロボットに教示を行う必要があり、煩雑であった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、品質高くかつ容易にシーム溶接を施すことができるシーム溶接システム、シーム溶接方法および被溶接物の生産方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るシーム溶接システムは、ローラ電極と、ロボットアームと、複数の駆動源と、制御部とを備える。前記ローラ電極は、一対設けられ、互いの周縁部で被溶接物を挟み付けつつ回転しながら通電されることによって前記被溶接物をシーム溶接する。前記ロボットアームは、前記ローラ電極が取り付けられ、該ローラ電極を前記被溶接物の溶接線に沿って移動させる。前記駆動源は、前記ロボットアームの関節および前記ローラ電極それぞれを回転させる。前記制御部は、前記ローラ電極に作用するトルクである電極トルクが予め設定された範囲内となるように前記駆動源のトルク変化に基づいて前記ローラ電極の回転量を制御する。また、前記ロボットアームは、前記ローラ電極間を無通電にした状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ、前記ロボットアームの推力と前記電極トルクとをそれぞれ略一定に推移させながら、前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させるように教示される。また、前記制御部は、前記ローラ電極間に通電した状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させる場合に、前記電極トルクが、前記ロボットアームの教示時における前記電極トルクから所定の誤差以内である前記範囲内で推移するように、前記ローラ電極の回転量を制御する。

実施形態の一態様によれば、品質高くかつ容易にシーム溶接を施すことができる。

図１は、実施形態に係るシーム溶接システムの構成を示す模式図である。 図２Ａは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その１）である。 図２Ｂは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その２）である。 図２Ｃは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その３）である。 図２Ｄは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その４）である。 図２Ｅは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その５）である。 図２Ｆは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その６）である。 図２Ｇは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その７）である。 図２Ｈは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その８）である。 図３Ａは、実施形態に係るシーム溶接システムの構成を示すブロック図である。 図３Ｂは、補正部の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係るシーム溶接システムが実行する処理手順を示すフローチャートである。 図５は、その他の実施形態に係るシーム溶接システムの構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するシーム溶接システム、シーム溶接方法および被溶接物の生産方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、シーム溶接システムが、シーム溶接用のエンドエフェクタ（以下、「溶接ガン」と言う）を先端部に有するロボットアームを備えたロボットシステムである場合を例に挙げて説明を行う。

ロボットアームは、溶接ガンに含まれるローラ電極を移動させる電極移動機構の一例である。ここで、電極移動機構は、単軸駆動機構でローラ電極を移動させるといった他の構成にも置換可能である。したがって、シーム溶接システムは必ずしもロボットアームを備えたロボットシステムでなくともよい。

また、以下では、シーム溶接を施す対象物である被溶接物については、「ワーク」と記載する。

図１は、実施形態に係るシーム溶接システム１の構成を示す模式図である。なお、図１には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、説明の便宜上、ロボット１０および溶接ガン２０の旋回位置や向きが図１に示す状態であるものとして、ロボット１０および溶接ガン２０における各部位の位置関係を説明する。

図１に示すように、シーム溶接システム１は、ロボット１０と、溶接ガン２０と、制御装置３０とを備える。

ロボット１０は、基台部１１と、旋回ベース１２と、ロボットアーム１３とをさらに備える。また、ロボットアーム１３は、下部アーム１３ａと、上部アーム１３ｂと、手首部１３ｃと、フランジ部１３ｄとをさらに備える。

なお、以下では、ロボット１０の基台部１１が据え付けられる設置面側を「基端側」と呼び、各部材の基端側周辺を「基端部」と呼ぶ。また、ロボット１０のフランジ部１３ｄ側を「先端側」と呼び、各部材の先端側周辺を「先端部」と呼ぶ。

基台部１１は、床面などの設置面に固定される支持ベースである。旋回ベース１２は、かかる基台部１１上に旋回可能に設けられる。下部アーム１３ａは、旋回ベース１２に対して回転可能に設けられる。

上部アーム１３ｂは、下部アーム１３ａに対して回転可能に設けられる。手首部１３ｃは、上部アーム１３ｂの先端部に揺動可能に設けられる。また、フランジ部１３ｄは、かかる手首部１３ｃに対して回転可能に設けられる。

なお、フランジ部１３ｄには、溶接ガン２０が取り付けられる。すなわち、ロボットアーム１３は、溶接ガン２０を支持する。

かかるロボット１０の構成についてさらに詳しく説明する。図１に示すように、ロボット１０は、いわゆる垂直多関節型である。旋回ベース１２は、基台部１１に対し、旋回軸Ｓまわりに旋回可能に連結される（図中の矢印１０１参照）。

下部アーム１３ａは、旋回ベース１２に対し、基端部が旋回軸Ｓに略垂直な（ねじれの位置を含む）軸Ｌまわりに回転可能に連結される（図中の矢印１０２参照）。

上部アーム１３ｂは、下部アーム１３ａの先端部に対し、基端部が軸Ｌに略平行な軸Ｕまわりに回転可能に連結される（図中の矢印１０３参照）。また、上部アーム１３ｂは、軸Ｕに略垂直な（ねじれの位置を含む）軸Ｒまわりに回転可能に設けられている（図中の矢印１０４参照）。

手首部１３ｃは、上部アーム１３ｂの先端部に対し、基端部が軸Ｒに略垂直な軸Ｂまわりに揺動可能に連結される（図中の矢印１０５参照）。フランジ部１３ｄは、手首部１３ｃに対し、軸Ｂに略垂直な軸Ｔまわりに回転可能に連結される（図中の矢印１０６参照）。

なお、ロボットアーム１３の有する可動部である各関節には、サーボモータＭ１〜Ｍ６が搭載されており、ロボット１０は、かかるサーボモータＭ１〜Ｍ６それぞれの回転位置を制御されることによって、多様に姿勢を変化させることができる。

そして、フランジ部１３ｄには、上述のように溶接ガン２０が取り付けられる。次に、かかる溶接ガン２０の具体的な構成について説明する。なお、説明の便宜上、図１では、溶接ガン２０を、フレーム２１をＸＹ平面で切断した略断面図で示している。

図１に示すように、溶接ガン２０は、フレーム２１と、可動ブロック２２と、固定ブロック２３と、シリンダ２４と、レール２５と、一対のローラ電極２６，２７とをさらに備える。

フレーム２１は、可動ブロック２２と、固定ブロック２３とを支持する。可動ブロック２２は、シリンダ２４に連結され、かかるシリンダ２４の駆動によりレール２５に沿ってスライド可能に支持される。固定ブロック２３は、フレーム２１に対して固定される。

一対のローラ電極２６，２７は、図中のＸ軸方向から視た場合にそれぞれ略円盤状をなし、一方のローラ電極２６は、可動ブロック２２に対し、軸ＡＸｒ１まわりに回転可能に連結される（図中の矢印１０７参照）。

なお、かかるローラ電極２６は、可動ブロック２２に搭載されたサーボモータＭ７が回転させる。また、ローラ電極２６は、可動ブロック２２のスライドにともない、図中の矢印１０８の向きにスライド可能である。

また、他方のローラ電極２７は、固定ブロック２３に対し、軸ＡＸｒ２まわりに回転可能に連結される（図中の矢印１０９参照）。なお、かかるローラ電極２７は、固定ブロック２３に搭載されたサーボモータＭ８が回転させる。

このように構成された溶接ガン２０は、電極移動機構であるロボット１０の動作によって位置および姿勢を変更され、一対のローラ電極２６，２７が互いの周縁部でワークＷを挟み付けつつ回転しながら通電されることによってワークＷをシーム溶接する。

なお、通電は、溶接電流がローラ電極２７側へ接続された給電ケーブル（図示略）を介し、ローラ電極２６側へ接続されたアースケーブル（図示略）へ流されることによって行われる。ここで、給電側とアース側とは逆であってもよい。

次に、制御装置３０について説明する。制御装置３０は、上述したロボット１０や溶接ガン２０といった各種装置と情報伝達可能に接続される。なお、その接続形態は、有線および無線を問わない。

ここで、制御装置３０は、接続された各種装置の動作を制御するコントローラであり、種々の制御機器や演算処理装置、記憶デバイスなどを含んで構成される。

そして、制御装置３０は、たとえば上述のロボット１０および溶接ガン２０の位置や姿勢を変化させる動作制御を、これらを動作させる特定のプログラムである「ジョブ」に基づいて実行する。「ジョブ」は、図示略の入力装置（たとえば、プログラミングペンダントなど）を介して制御装置３０の記憶部３２（後述）に教示情報３２ａ（後述）として予め登録される。

制御装置３０は、かかる「ジョブ」に基づいてロボット１０および溶接ガン２０を動作させる動作信号を生成し、ロボット１０および溶接ガン２０へ出力する。この動作信号は、たとえば、ロボット１０および溶接ガン２０に搭載されたサーボモータＭ１〜Ｍ８へのパルス信号として生成される。かかる制御装置３０の構成の詳細については、図３Ａおよび図３Ｂを用いて後述する。

次に、実施形態に係るシーム溶接システム１に適用されるシーム溶接方法の概要について、図２Ａ〜図２Ｈを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｈは、実施形態に係るシーム溶接方法の概要を示す図（その１）〜（その８）である。

ここで、図２Ａには、ワークＷを平面視したものをごく模式的に示している。符号「ｓｐ」および符号「ｅｐ」は、それぞれ順に「始点」および「終点」を指す。以下では、かかる始点ｓｐおよび終点ｅｐを結ぶ弧状線を溶接予定線ｗｐとする場合を例に挙げて説明を進める。

まず、かかる溶接予定線ｗｐに沿って、一対のローラ電極２６，２７がワークＷを挟み付けつつ回転しながらロボットアーム１３によって移動させられるよう、ロボット１０および溶接ガン２０の動作が教示される。

具体的には、図２Ｂに示すように、ローラ電極２６を前述のシリンダ２４の駆動によりスライドさせて（図中の矢印２０１参照）、ローラ電極２６，２７でワークＷを挟み付ける動作が教示される。そして、ワークＷを挟み付けつつローラ電極２６，２７を回転させながら、始点ｓｐから終点ｅｐへロボットアーム１３を用いて溶接ガン２０を移動させる動作が教示される（図中の矢印２０２参照）。

なお、このとき図２Ｂに「無通電時（教示時）」として示すように、教示時においては、ローラ電極２６，２７の間に対する通電は行われない。

このようにシーム溶接の教示は、ローラ電極２６，２７間が無通電の状態で、ローラ電極２６，２７の描く軌跡が溶接予定線ｗｐに沿うように行われる。また、図２Ｃに示すように、このときロボット１０の推力（ロボット推力）およびローラ電極２６，２７に作用するトルク（電極トルク）が、それぞれ略一定となるように教示されることが好ましい。これにより、ロボットアーム１３の動作に溶接ガン２０が同期して追従し、安定した溶接線を描くための教示を行うことができる。

ただし、このように安定した溶接線を描くための教示を行ったとしても、実際にシーム溶接が行われる際にはローラ電極２６，２７の間に通電が行われ、教示時とは条件が異なることになる。ここで、従来技術に係るシーム溶接方法における問題点について説明しておく。

従来技術に係るシーム溶接方法においては、ロボットアーム１３の動作に溶接ガン２０が同期して追従し、安定した溶接線を描くための教示が行われたにも関わらず、図２Ｄに示すように、ローラ電極２６，２７間に通電がなされた場合、ロボットアーム１３と溶接ガン２０との位置関係が徐々にずれてしまう場合があった。

かかる場合におけるロボット推力および電極トルクの変化を図２Ｅに示す。すなわち、図２Ｅに示すように、かかる場合の電極トルクは無通電時に比して右肩下がりとなり、ロボット推力は無通電時に比して右肩上がりとなっていた。

言い換えれば、溶接ガン２０はロボットアーム１３に遅れ、いわば引き摺られる形となる。ここで、ロボットアーム１３と溶接ガン２０の同期ずれにより、ロボットアーム１３とワークＷには応力が生じ、ロボットアーム１３のたわみやワークＷのずれを誘発する場合がある。

たとえば、図２Ｆに示すように、実際の溶接線ｗｌが溶接予定線ｗｐよりも内側にずれる結果を招く場合があった。このような現象は、ローラ電極２６，２７間に通電がなされることで、ワークＷに生じた溶融池等によってローラ電極２６，２７が滑りやすくなることが一因として考えられる。

また、ローラ電極２６，２７の実回転量がロボットアーム１３の動作に対して遅れることにより、ローラ電極２６，２７の進行角度ＡＺｒ（図１参照）と溶接予定線ｗｐの接線角度とにずれが生じることにも起因する。

そこで、実施形態に係るシーム溶接方法では、ローラ電極２６，２７間に通電がなされた場合においても、ロボットアーム１３と溶接ガン２０との位置関係を、図２Ｂの「無通電時（教示時）」の状態（溶接予定線ｗｐ）に対して所定の誤差以内に保ちながら、安定した溶接線ｗｌを描くことを目的に構成した。

具体的には、図２Ｇに示すように、通電時においてローラ電極２６，２７に作用する電極トルクが、無通電時（教示時）の電極トルクに基づいて予め設定された範囲２００内となるように、ローラ電極２６，２７の回転速度（電極速度）を補正することとした。ここで、範囲２００は、前述の所定の誤差に対応するように予め設定されるが、実際の溶接誤差を完全に所定の誤差内に収めることに限定されるものではない。

たとえば一例として、実施形態に係るシーム溶接方法では、ローラ電極２６，２７それぞれに作用する電極トルクの平均値が範囲２００内で略一定となるように、ローラ電極２６，２７の電極速度が補正される。

なお、かかる電極速度の補正は、ロボットアーム１３の各関節およびローラ電極２６，２７それぞれを回転させる駆動源であるサーボモータＭ１〜Ｍ８の少なくともいずれかのトルク変化に基づいてローラ電極２６，２７の回転量を制御することによって行われる。トルク変化は、各サーボモータＭ１〜Ｍ８からフィードバックされるトルク指令に基づいて取得され、センサレスで検知することができる。

また、図２Ｇに示すように、かかる電極速度の補正にあたり、実施形態に係るシーム溶接方法では、ローラ電極２６，２７の回転量を急峻でなく緩やかに変化させることとした。

たとえば一例として、実施形態に係るシーム溶接方法では、数Ｈｚといった低いパルス周波数でローラ電極２６，２７の回転量を制御する。このようにローラ電極２６，２７の回転量を緩やかに変化させることで、溶接ガン２０の動作をロボット１０の動作に緩やかに追従させられるので、溶接線ｗｌが急峻な変化で補正されるのを防ぐことができる。なお、これらを実現する具体的な構成の一例については、図３Ａおよび図３Ｂを用いて後述する。

このような方策をとることで、実施形態に係るシーム溶接方法では、図２Ｈに示すように通電時でローラ電極２６，２７が滑りやすい状態であっても、これらローラ電極２６，２７の回転量を制御して、教示時に近い状態で溶接ガン２０をロボットアーム１３へ追従させることができる。したがって、品質高くかつ容易にシーム溶接を施すのに資することができる。

ここで、実施形態に係るシーム溶接システム１の説明に戻り、前述の制御装置３０の内部構成を主たる例に挙げ、シーム溶接システム１のブロック構成について図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。

図３Ａは、実施形態に係るシーム溶接システム１の構成を示すブロック図である。また、図３Ｂは、補正部３１ｃの構成の一例を示すブロック図である。

なお、図３Ａおよび図３Ｂでは、本実施形態の説明に必要な構成要素のみを示しており、その他の構成要素についての記載を省略している。たとえば、シーム溶接システム１には、溶接用の電力を発生させる電源装置も含まれるが、ここではあえてその記載を省略している。

また、図３Ａおよび図３Ｂを用いた説明では、既に説明済みの構成要素については説明を簡略化するか省略する場合がある。

図３Ａに示すように、制御装置３０は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。制御部３１は、逆キネマティクス演算部３１ａと、電極回転指令部３１ｂと、補正部３１ｃとをさらに備える。

記憶部３２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、教示情報３２ａを記憶する。教示情報３２ａは、ロボットアーム１３および溶接ガン２０の動作経路を規定するプログラム（前述の「ジョブ」に対応）を含む情報である。また、教示情報３２ａは、前述の範囲２００（図２Ｇ参照）等に対応する所定の閾値等を含む。

なお、図３Ａに示す制御装置３０の各構成要素は、すべてが制御装置３０単体に配置されなくともよい。たとえば、記憶部３２の記憶する教示情報３２ａを、ロボット１０が有する内部メモリに記憶させてもよい。また、制御装置３０の上位装置が記憶し、上位装置から制御装置３０が適宜取得してもよい。

制御部３１は、制御装置３０の全体制御を行う。具体的には、ローラ電極２６，２７に作用するトルクが予め設定された範囲２００内となるようにサーボモータＭ１〜Ｍ８のトルク変化に基づいてローラ電極２６，２７の回転量を制御する。

なお、ここでは、ローラ電極２６，２７を回転させる駆動源であるサーボモータＭ７，Ｍ８のトルク変化に基づいてローラ電極２６，２７の回転量が制御されるものとする。

逆キネマティクス演算部３１ａは、教示情報３２ａとして予め登録されたロボットアーム１３の動作経路に基づき、ロボットアーム１３の各関節の回転位置を制御する。

具体的には、逆キネマティクス演算部３１ａは、たとえば、上記動作経路上の目標点の座標値を溶接ガン２０の代表点の位置とし、かかる位置におけるシリンダ２４によるローラ電極２６のスライド方向を溶接ガン２０の姿勢として、逆キネマティクス演算によって、ロボットアーム１３を動作させる動作信号を生成する。そして、かかる動作信号をサーボモータＭ１〜Ｍ６へ出力して、ロボットアーム１３を動作させる。

また、逆キネマティクス演算部３１ａは、前述の代表点に関する位置指令を電極回転指令部３１ｂへ出力する。

電極回転指令部３１ｂは、逆キネマティクス演算部３１ａから受け取った位置指令に基づき、代表点における速度計算を行ってサーボモータＭ７，Ｍ８を動作させる動作信号を生成する。そして、生成した動作信号をサーボモータＭ７，Ｍ８へ出力して、ローラ電極２６，２７をそれぞれ回転させる。

補正部３１ｃは、サーボモータＭ７，Ｍ８からのトルク指令に基づいてサーボモータＭ７，Ｍ８のトルク変化を取得し、かかるトルク変化に基づいてローラ電極２６，２７の回転量を補正するための補正値をフィードバック制御によって演算する。

なお、このとき補正部３１ｃは、ローラ電極２６，２７の回転量が上述のように緩やかに変化するような補正値を演算する。そして、演算して得た補正値を電極回転指令部３１ｂへ出力して、電極回転指令部３１ｂへローラ電極２６，２７の回転量を補正させる。

具体的には、補正部３１ｃは、図３Ｂに示すように、たとえばフィードバック制御の一種であるＰＩＤ制御（Proportional Integral Derivative Controller）によって補正値を演算するように構成される。

図３Ｂに示す例では、まず補正部３１ｃは、たとえば平均トルク取得部３１ｃａによってサーボモータＭ７，Ｍ８から平均トルクを取得し、ローパスフィルタ３１ｃｂを通過させて高周波成分を除く。

そして、補正部３１ｃは、高周波成分を除いた平均トルクに対して不感帯３１ｃｃを通過させ、目標トルク３１ｃｄとの誤差を算出する。なお、目標トルク３１ｃｄは、前述の範囲２００に対応するものである。

そして、補正部３１ｃは、算出した誤差を入力値としてＰＩＤ制御部３１ｃｅにより出力値を得、リミッタ３１ｃｆを介して補正値として電極回転指令部３１ｂへ出力する。

このように補正部３１ｃは、ローラ電極２６，２７の回転量を補正するための補正値をフィードバック制御によって演算する。また、かかる補正値は、上述のように平均トルクに基づき、ローパスフィルタ３１ｃｂ、不感帯３１ｃｃおよびリミッタ３１ｃｆ等を用いて演算される。したがって、補正部３１ｃは、補正値を、ローラ電極２６，２７の回転量を急峻でなく緩やかに変化させるものとして得ることができる。

このように、制御部３１の補正部３１ｃは、ローラ電極２６，２７に作用するトルクが予め設定された範囲２００内となるように、ローラ電極２６，２７それぞれを回転させるサーボモータＭ７，Ｍ８の少なくともいずれかのトルク変化に基づいてローラ電極２６，２７の回転量を制御する工程を担う。

次に、実施形態に係るシーム溶接システム１が実行する処理手順について図４を用いて説明する。図４は、実施形態に係るシーム溶接システム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

なお、図４では、既にロボット１０および溶接ガン２０に対する教示が行われ、ロボット１０および溶接ガン２０の動作経路が規定されたプログラムが教示情報３２ａへ反映済みであるものとする。

図４に示すように、まず教示情報３２ａが読み込まれる（ステップＳ１０１）。そして、逆キネマティクス演算部３１ａおよび電極回転指令部３１ｂが、教示情報３２ａに基づき、ロボットアーム１３の各関節およびローラ電極２６，２７の回転量を制御する（ステップＳ１０２）。

そして、補正部３１ｃが、ローラ電極２６，２７側のサーボモータＭ７，Ｍ８のトルク変化を取得する（ステップＳ１０３）。そして、補正部３１ｃは、無通電時との誤差があるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

ここで、無通電時との誤差があると判定された場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、補正部３１ｃは、緩やかな補正が可能となるように補正値を演算する（ステップＳ１０５）。

そして、補正部３１ｃが演算した補正値で、電極回転指令部３１ｂがローラ電極２６，２７の回転量を補正する（ステップＳ１０６）。

なお、ステップＳ１０４の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ローラ電極２６，２７の回転量は補正されない（ステップＳ１０７）。

つづいて、溶接終了であるか否かが判定される（ステップＳ１０８）。かかる判定は、たとえば、教示情報３２ａに次のプログラムステップがあるか否かによって判定される。

そして、溶接終了でない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、制御部３１はステップＳ１０１からの処理を繰り返す。また、溶接終了である場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係るシーム溶接システムは、ローラ電極と、電極移動機構（ロボットアーム）と、複数の駆動源（サーボモータ）と、制御部とを備える。

上記ローラ電極は、一対設けられ、互いの周縁部で被溶接物を挟み付けつつ回転しながら通電されることによって上記被溶接物をシーム溶接する。上記電極移動機構は、上記ローラ電極が取り付けられ、かかるローラ電極を上記被溶接物の溶接線に沿って移動させる。

上記駆動源は、上記電極移動機構の関節および上記ローラ電極それぞれを回転させる。上記制御部は、上記ローラ電極に作用するトルクが予め設定された範囲内となるように上記駆動源のトルク変化に基づいて上記ローラ電極の回転量を制御する。

したがって、実施形態に係るシーム溶接システムによれば、品質高くかつ容易にシーム溶接を施すことができる。

なお、上述した実施形態では、一対のローラ電極それぞれを回転させる一対のサーボモータの平均トルクに基づき、補正部が補正値を演算する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、サーボモータそれぞれのトルク変化に基づき、ローラ電極それぞれの回転量を補正する個別の補正値を演算することとしてもよい。

また、上述した実施形態では、ローラ電極側のサーボモータのトルク変化に基づいてローラ電極の回転量を制御する場合を例に挙げたが、ロボットアーム側のサーボモータのトルク変化を用いてもよい。すなわち、ロボットアームの各関節を回転させる複数のサーボモータの少なくともいずれかのトルク変化に基づいてローラ電極の回転量を制御することとしてもよい。

かかる場合をその他の実施形態として図５に示す。図５は、その他の実施形態に係るシーム溶接システム１’の構成を示すブロック図である。なお、図５は既に示した図３Ａに対応しているため、主に図３Ａと異なる部分について説明する。

すなわち、図５に示すように、その他の実施形態に係るシーム溶接システム１’では、制御装置３０’の補正部３１ｃ’が、ロボットアーム１３側のサーボモータＭ１〜Ｍ６の少なくともいずれかのトルク変化を取得するように構成される。また、補正部３１ｃ’は、取得したロボットアーム１３側のトルク変化に基づき、ローラ電極２６，２７の回転量を補正するための補正値を演算するように構成される。

そして、補正部３１ｃ’は、演算して得た補正値を電極回転指令部３１ｂへ出力して、電極回転指令部３１ｂへローラ電極２６，２７の回転量を補正させる。かかるその他の実施形態によっても、トルク変化は、サーボモータＭ１〜Ｍ６からフィードバックされるトルク指令に基づいて取得されるので、センサレスで検知することができる。

なお、上述した各実施形態では、シーム溶接システムがロボットシステムであり、ロボットが６軸の単腕ロボットである例を示しているが、軸数や腕の数を限定するものではない。したがって、たとえば、７軸ロボットや双腕ロボットなどを用いてもよい。また、シーム溶接システムがロボットシステムでなくともよい。

また、上述した各実施形態は、被溶接物の生産方法にも適用可能である。すなわち、被溶接物の生産方法が、電極移動機構に一対設けられ、互いの周縁部で被溶接物を挟み付けつつ回転しながら通電されることによって上記被溶接物をシーム溶接するローラ電極を、上記電極移動機構を用いて上記被溶接物の溶接線に沿って移動させる工程と、上記ローラ電極に作用するトルクが予め設定された範囲内となるように、上記電極移動機構の関節および上記ローラ電極それぞれを回転させる複数の駆動源のいずれかのトルク変化に基づいて上記ローラ電極の回転量を制御する工程とを含むこととすればよい。かかる被溶接物の生産方法により、たとえば、ずれのない安定した溶接線で密封溶接を施された被溶接物を生産することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１’ シーム溶接システム
１０ ロボット
１１ 基台部
１２ 旋回ベース
１３ ロボットアーム
１３ａ 下部アーム
１３ｂ 上部アーム
１３ｃ 手首部
１３ｄ フランジ部
２０ 溶接ガン
２１ フレーム
２２ 可動ブロック
２３ 固定ブロック
２４ シリンダ
２５ レール
２６、２７ ローラ電極
３０、３０’ 制御装置
３１ 制御部
３１ａ 逆キネマティクス演算部
３１ｂ 電極回転指令部
３１ｃ、３１ｃ’ 補正部
３１ｃａ 平均トルク取得部
３１ｃｂ ローパスフィルタ
３１ｃｃ 不感帯
３１ｃｄ 目標トルク
３１ｃｅ ＰＩＤ制御部
３１ｃｆ リミッタ
３２ 記憶部
３２ａ 教示情報
２００ 範囲
ＡＸｒ１、ＡＸｒ２ 軸
ＡＺｒ 進行角度
Ｂ 軸
Ｌ 軸
Ｍ１〜Ｍ８ サーボモータ
Ｒ 軸
Ｓ 旋回軸
Ｔ 軸
Ｕ 軸
Ｗ ワーク
ｅｐ 終点
ｓｐ 始点
ｗｌ 溶接線
ｗｐ 溶接予定線

Claims (7)

1. 一対設けられ、互いの周縁部で被溶接物を挟み付けつつ回転しながら通電されることによって前記被溶接物をシーム溶接するローラ電極と、
   前記ローラ電極が取り付けられ、該ローラ電極を前記被溶接物の溶接線に沿って移動させるロボットアームと、
   前記ロボットアームの関節および前記ローラ電極それぞれを回転させる複数の駆動源と、
   前記ローラ電極に作用するトルクである電極トルクが予め設定された範囲内となるように前記駆動源のトルク変化に基づいて前記ローラ電極の回転量を制御する制御部と
   を備え、
   前記ロボットアームは、
   前記ローラ電極間を無通電にした状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ、前記ロボットアームの推力と前記電極トルクとをそれぞれ略一定に推移させながら、前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させるように教示され、
   前記制御部は、
   前記ローラ電極間に通電した状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させる場合に、前記電極トルクが、前記ロボットアームの教示時における前記電極トルクから所定の誤差以内である前記範囲内で推移するように、前記ローラ電極の回転量を制御する
   ことを特徴とするシーム溶接システム。
2. 前記制御部は、
   前記駆動源のうち前記ロボットアームの関節を回転させる前記駆動源のトルク変化に基づいて前記ローラ電極の回転量を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載のシーム溶接システム。
3. 前記制御部は、
   前記駆動源のうち前記ローラ電極を回転させる前記駆動源のトルク変化に基づいて前記ローラ電極の回転量を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載のシーム溶接システム。
4. 前記制御部は、
   一対の前記ローラ電極それぞれに作用する前記電極トルクの平均値が略一定となるように該ローラ電極の回転量を制御すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のシーム溶接システム。
5. 前記制御部は、
   前記ローラ電極の回転量を緩やかに変化させること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のシーム溶接システム。
6. ロボットアームに一対設けられ、互いの周縁部で被溶接物を挟み付けつつ回転しながら通電されることによって前記被溶接物をシーム溶接するローラ電極を、前記ロボットアームを用いて前記被溶接物の溶接線に沿って移動させる工程と、
   前記ローラ電極に作用するトルクである電極トルクが予め設定された範囲内となるように、前記ロボットアームの関節および前記ローラ電極それぞれを回転させる複数の駆動源のいずれかのトルク変化に基づいて前記ローラ電極の回転量を制御する工程と
   を含み、
   前記ロボットアームは、
   前記ローラ電極間を無通電にした状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ、前記ロボットアームの推力と前記電極トルクとをそれぞれ略一定に推移させながら、前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させるように教示され、
   前記ローラ電極の回転量を制御する工程は、
   前記ローラ電極間に通電した状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させる場合に、前記電極トルクが、前記ロボットアームの教示時における前記電極トルクから所定の誤差以内である前記範囲内で推移するように、前記ローラ電極の回転量を制御する
   ことを特徴とするシーム溶接方法。
7. ロボットアームに一対設けられ、互いの周縁部で被溶接物を挟み付けつつ回転しながら通電されることによって前記被溶接物をシーム溶接するローラ電極を、前記ロボットアームを用いて前記被溶接物の溶接線に沿って移動させる工程と、
   前記ローラ電極に作用するトルクである電極トルクが予め設定された範囲内となるように、前記ロボットアームの関節および前記ローラ電極それぞれを回転させる複数の駆動源のいずれかのトルク変化に基づいて前記ローラ電極の回転量を制御する工程と
   を含み、
   前記ロボットアームは、
   前記ローラ電極間を無通電にした状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ、前記ロボットアームの推力と前記電極トルクとをそれぞれ略一定に推移させながら、前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させるように教示され、
   前記ローラ電極の回転量を制御する工程は、
   前記ローラ電極間に通電した状態で、該ローラ電極によって前記被溶接物を挟み付けつつ前記ローラ電極を前記溶接線に沿って移動させる場合に、前記電極トルクが、前記ロボットアームの教示時における前記電極トルクから所定の誤差以内である前記範囲内で推移するように、前記ローラ電極の回転量を制御する
   ことを特徴とする被溶接物の生産方法。

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