JPH0292471A - 燃料タンクの自動シーム溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用燃料タンクの自動シーム溶接装置に関
し、とくに、上下２分割の部材のフランジ部をシーム溶
接して燃料タンクを作成する溶接装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用燃料タンクは、一般に上下２分割構成となって
おり、タンク内部の小物部品の溶接組付は完了後、上下
２分割部材のフランジ部をシーム溶接により接合して完
成品とされる。

この燃料タンクを構成する上下２分割部材のシーム溶接
は、従来、たとえば第７図ないし第９図に示すような溶
接装置を用いて行っている。図において１．２は燃料タ
ンクを構成する上下２分割の部材をそれぞれ示しており
、第１０図に示すようにこれらの部材のフランジ部１ａ
、２ａを溶接線３のようにシーム溶接することにより、
燃料タンク４構成される。このシーム溶接は、円板状の
、Ｆ部電極５および下部電極６によってフランジ部１ａ
、　２ａを所定の加圧力で挾んだ状態で、上下電極５．
６の回転に伴って上下電極５．６間で連続的に抵抗溶接
を施すことにより行われる。

部材１．２はワーク保持治具７に保持されるが、上下電
極５．６の回転によって部材１．２のフランジ部１ａ１
２ａが順に送られることにより、部材１．２はワーク保
持治具７とともに水平面内にて回転される。このとき、
ワーク保持治具７を支持している腕部８．９は、電極５
．６の回転に追従して円弧運動し、ワーク保持治具７の
下方に設けられたピン１０が、各燃料タンクの形状に対
応させて専用に設けられたカム板１１のカム溝に沿って
案内されることにより、上下電極５．６によるシーム溶
接の軌跡が、部材１．２のフランジ部１ａ、２ａ上に所
定の形状線として描かれる。これと類似の、シーム溶接
装置における自動倣い機構が、実開昭６０−３４３８２
＠公報にも開示されている。

このような従来のシーム溶接装置では、燃料タンクの外
縁部形状に対応した、専用のワーク保持治具７と専用の
カム板１１が必要であり、とくにカム板１１、ビン１０
部機構は組み替えるとすれば多大な工数を要し長期間の
停機を強いられるため、燃料タンクの形状に対応させて
シーム溶接装置全体を専用化しているのが実情である。

また、上記のような構造の従来装置では、燃料タンクは
その溶接用フランジ部１ａ、２ａが水平に延びる形状で
ある必要がある。

また、上下電極５．６のうち下部電極６は、その回転中
心の位置が固定されており、上部電極５が下方の下部電
極６側に向けて所定の圧力で押しつけられるようになっ
ている。燃料タンクのシーム溶接部は、燃料洩れを防止
するために高い溶接品質が要求されており、この要求を
満たすために、溶接用電極５．６の表面部は、溶接中に
付着する不純物を除去する目的で溶接中常時切削バイト
により僅かづつ切削されるようになっている。したがっ
て、上下電極５．６は、溶接の進行に伴って、あるいは
溶接を繰り返すにつれて、次第にその直径が減少してい
く。下部電極６は、前記の如く、その回転中心の位置が
固定されているため、その直径の減少は被溶接物との間
の隙間発生の原因となり、溶接品質の悪化や被溶接物の
変形の原因となる。この不都合を防止するために、現状
工程では作業者が定期的に下部電極６をジヤツキアップ
してその高さを補正している。

なお、本発明に関連して、特開昭６２−１３２７４号公
報に、ロボットにワークを保持させ、ワークの溶接フラ
ンジと電極ロールとのフランジ幅方向の位置関係を制御
、つまり電極ロールのフランジ幅方向の軌道を修正する
ようにした自動シーム溶接装置が開示されているが、以
下の如き問題点の指摘およびその解決手段の開示はない
。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の第７図ないし第９図に示したような従来の燃料タ
ンク用シーム溶接装置には、以下のような問題点がある
。

まず、被溶接物である各燃料タンクの形状により専用に
製作されたワーク保持治具７と専用に設けられたカム板
１１ヲ用いて被溶接物に所定の運動をさせる機構である
から、異なる形状の燃料タンクを同じ装置（工程）にて
製造することができない。即ち、各形状の燃料タンクに
対応した専用の溶接工程となるため、設備投資や設置ス
ペースの増大を招いている。

また、所定のシーム溶接を行うには、被溶接物のシーム
溶接用外縁部（フランジ部）が水平方向に延びる形状で
なければならず、これが製品段目上の大きな制約となっ
ている。

さらに、溶接中に直径が次第に減少する電極を、定期的
に作業者が高さ補正する必要があり、生産ラインへの大
きな負担となっている。

本発明の目的は、同一溶接装置において、容易に、多種
の形状の燃料タンクをシーム溶接可能とすることにある
。

本発明の別の目的は、溶接部が水平方向以外の方向に延
びる燃料タンクのシーム溶接を可能とし、製品設計上の
制約をなくすることにある。

本発明のざらに別の目的は、溶接中電極の高さ補正の必
要のない、かつ溶接品質の向上をはかることのできる、
燃料タンクの自動シーム溶接装置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の燃料タンクの自動
シーム溶接装置は次のような構成を有する。

（１）　上下２分割の部材を合わせ、そのフランジ部を
シーム溶接して燃料タンクを作成する溶接装置であって
、前記上下２分割の部材を保持するワーク保持治具と、
該ワーク保持治具に保持された前記部材を、水平面方向
に回転可能に支持するとともに、シーム溶接用上下電極
に対し水平方向および上下方向の位置および傾斜姿勢を
制御可能なロボットと、該ロボットの負荷信号と電極の
回転数信号とに応じて前記電極の回転速度を制御する制
１ｌＩＩ装置と、を備えたことを特徴とする燃料タンク
の自動シーム溶接装置。

ここで上記装置は、次のような態様をとることができる
。

（２）　上下電極の回転速度が、予め設定された一定の
速度指令に基づき制御される（１）記載の装置。

（３）　上下電極の回転速度が、予め設定された一定値
をロボットに加わる軸トルクで補正した指令値に基づき
制御される（１）記載の装置。

（４）　ロボット腕へのワーク保持治具の脱着および他
のワーク保持治具への交換が、指令に基づき自動的に行
われる（１）記載の装置。

（５）　上下２分割部材のフランジ部が、水平面に対し
傾斜面を有する（１）記載の装置。

［作　　用］ このような燃料タンクの自動シーム溶接装置においては
、上下電極に７ランジ部が挟圧された上下２分割の部材
が予め教示されたロボットの動作に応じて動かされ、電
極回転の進行に伴ってシーム溶接が進行されていく。ロ
ボットの教示に従って、７ランジ部の所定の溶接部位が
上下電極間に位置するように、上下２分割部材をワーク
保持治具を介して支持しているロボット腕の水平方向位
置、上下方向位置、傾斜角度が制ａｌｌされる。ロボッ
ト腕により三次元金ての方向に関する位置および角度が
制御されるので、フランジ部が如何なる方向に延びる形
状であってもその溶接すべき部位を正確に電極間に位置
させることが可能となり、燃料タンク外縁形状の制約が
なくなる。

また、あらゆる形状線に沿うシーム溶接が、ロボットの
負荷信号に基づくシーム電極の回転速度制御により可能
になるので、従来装置におけるような複雑なカム板、該
カム板に案内される機構等を組み込む必要がなくなり、
ロボットへの過負荷をなくして、設定通りの軌跡を確保
できる。かつワーク保持治具はロボット腕に対し容易に
脱着可能に支持すれば、単に被溶接物を保持するワーク
保持治具を交換するだけで多種形状の燃料タンクの溶接
が可能となる。そして、ワーク保持治具は燃料タンクの
形状に応じて容易に交換されるので、自動交換システム
も容易に実現できる。

さらに、回転中心位置が固定の下部電極の直径がその表
面切削により減少していくとしても、上記ロボット腕の
上下方向動作制御により、ワーク保持治具上の被溶接物
の下部電極に対する上下方向位置を最適位置に変更する
ことができるので、上下電極と２分割部材フランジ部と
の相対位置関係を常時シーム溶接に最適な位置関係に維
持でき、下部電極の高さ補正が容易になるとともに、溶
接品質の向上が期待できる。さらに、電極径検出手段を
設けることにより、自動補正することもできる。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図および第３図ないし第６図は、本発明の一実施例
に係る燃料タンクの自動シーム溶接装置を示しており、
第２図は本発明装置により自動シーム溶接可能な燃料タ
ンクの形状例を示している。

図において、２１．２２は、燃料タンク２３を構成する
上下２分割の部材をそれぞれ示しており、該部材の外縁
部に形成された７ランジ部２１ａ１２２ａが、溶接線２
４に沿ってシーム溶接されることにより燃料タンク２３
が完成される。本実施例では、フランジ部は、水平面に
対しθ１、θ２の角度傾斜している。

上下２分割の部材２１．２２は、互に所定の位置合せが
された状態にて、ワーク保持治具２５上に保持され、ワ
ーク保持治具２５上の部材２１．２２のフランジ部２１
ａ、２２ａが、円板状の上下電極２６．２７間でシーム
溶接される。ワーク保持治具２５は、各燃料タンク２３
の形状に応じて専用に製作されたものである。ワーク保
持治具２５は、ロボット２８のロボット腕２９の先端部
に取付けられたアタッチメント３０に支持されている。

ロボット腕２９には、アタッチメント３０、ワーク保持
治具２５を介してその先端部に保持された部材２１．２
２を、水平面に対し傾斜方向に角度＄１　ｉｌｌ可能な
モータ３１、水平面方向への回転位置制御可能なモータ
３２、上下方向の位置制御可能なモータ３３が設けられ
ているとともに、アーム２９ａ、　２９ｂの回転角およ
び互の屈曲角の制御を介して、部材２１．２２の電極２
６．２７に対する水平方向位置を制御できるようになっ
ている。

下部電極２７は、その回転中心位置が固定されており、
対向させて設けられた切削バイト３４によって溶接中表
面が切削されるようになっている。バイト先端の位置を
検出すれば、電極径が測定できる。上部電極２６は、上
下動手段３５により上下方向に位置制御できるようにな
っており、下方に移動されることにより下部電極２７に
対し被溶接物を間に加圧力を発揮できるようになってい
る。上部電極２６に対しても、溶接中にその表面を切削
可能な切削バイト３６が設けられており、切削バイト３
６は上部電極２６とともに上下動する。

上下電極２６．２７は、ユニバーサルジヨイント３７、
減速機３８を介してモータ（サーボモータ）３９に連結
されており、モータ３９の制御により回転量が制御され
る。モータ３９には、タコジェネレータ４０が付設され
ており、該タコジェネレータ４０により上下電極２６．
２７の回転速度が検出できるようになっている。

タコジェネレータ４０は、制御装置４１に接続されてお
り、該制御５Ａ置旧は、予め行われるロボットのティー
チングに沿って、上下２分割部材２１．２２の形状およ
びタコジェネレータ４０からの電極２６．２１の回転速
度信号とに応じて、ロボット腕２９の各方向動作の指令
信号を発する。

モータ３９による電極２６．２７の回転速度制御は−１
たとえば第４図に示すようなシステムに沿って行われる
。

第４図に示すｉ、ｌ　ｍ方式は、モータ３９への速度指
令４２を一定値で与え、ロボット軸の負、荷からのフィ
ードバック信号４９とつき合わせてモータ３９の回転速
度を目標値に制御しようとするものである。

４４は電源回路、４５はトランジスタ、４６は信号平滑
化のためのりアクドルを示している。しかし実際の速度
は、ティーチング速度で決まるため、第６図に示すよう
に、指令速度４２と電極の実際の速度４７との偏差に相
当する分に対応する電極の発生トルクがロボットへの反
力４８となる。

このロボットの速度に対する実際の電極速度の偏差を補
正するために、第４図、第６図に示すように、上記一定
値で与えられる指令速度４２にロボット軸のトルクに応
じた電極回転補正指令５０により指令速度４２と実際の
速度４７との差を小さく、つまり、ロボット軸トルクを
最小にする１１１１制御方式をとる。

アタッチメント３０でのワーク保持治具２５支持構造は
、たとえば第３図に示すように構成される。

第３図における２９がロボット腕の先端部を示しており
、第３図は第１図とは天地を逆転し、ロボット腕２９の
先端が下方に向けられた状態を示している。本実施例で
は、アタッチメント３０にクランプ装置５１が設けられ
ており、該クランプ装置５１によるクランプにより、ワ
ーク保持治具２５がアタッチメント３０Ｇ−固定される
。アンクランプエアによるクランプ装置５１のクランプ
解除により、容易にワーク保持治具２５１ｆｉ　ＩＩ党
着される。ワーク保持治具２５内には、バキューム通路
５２を通してバキューム圧が導入され、それによって部
材２２を吸着保持できるようになっている。

ワーク保持治具２５の交換および上下２分割部材２１．
２２のセットは、たとえば、第５図に示すように行われ
る。

前工程５３でワーク保持治具２５＆−上下２分割部材２
１．２２がセットされ、それがたとえば引込台車５４で
ロボット２８側にスライドされ、ワーク保持治具２５が
ロボット２８側に保持される。ロボット２８によリワー
ク保持治具２５および上下２分割部材２１．２２がシー
ム溶接１ａ５５の所定位置に移動され、上下電極２６．
２７間のシームポイント５６で溶接される。完成された
燃料タンク２３はロボット２８の回動により後工程５７
までワーク保持治具２５ごと搬送され、ワーク保持治具
２５は、待機位置５８、前工程５３へとスライドされ、
完成した燃料タンク２３は次工程に送られる。

上記のような装置においては、上下２分割部材２１．２
２はワーク保持治具２５を介してロボット腕２９先端に
保持され、ワーク保持治具２５はアタッチメント３０に
より脱着可能に保持されるので、各燃料タンクの形状に
応じて専用化されたワーク保持治具２５に容易に交換す
ることができる。しかも第５図に示すような動作に制御
すれば容易に自動交換が可能になる。

また、上下電極２６．２７の累積回転数がタコジェネレ
ータ４０によって検出され、それに応じてワーク保持治
具２５、つまり上下２分割部材２１．２２の７タンク部
２１ａ、２２ａの電極２６．２１に対する上下方向位置
、水平方向位置、傾斜角度が各ロボット腕制御用モータ
により制御され、上下電極２６．２７が目標とする溶接
線２４に沿ってシーム溶接していく。

ロボット腕２９の動作制御により、三次元的に、保持さ
れている上下２分割部材２１．２２があらゆる方向、傾
斜角度に制御可能であるので、フランジ部２１ａ、２２
ａが水平方向以外に延びる形状であっても、所定のシー
ム溶接が可能となる。

このシーム溶接においては、モータ３９により与えられ
る電極２Ｇ、２７の回転力により、その間で加圧されて
いる上下２分割部材２１．２２を回転させるようにして
もよく、また、電極２６．２７側には一定もしくは数段
階の補助トルクのみを加え、ロボット側の回転駆動力を
利用して実質的に電ｉ２６．２７を回転させるようにし
てもよい。

さらに、ワーク保持治具２５おＪ：び上下２分割部材２
１．２２は、第１図のＡ点から８点までの間高さを任意
に変更制御できるので、電極用モータ３９の累積回転数
から換粋した下部電極２７の直径減少量に応じて部材２
１．２２の高さを制御でき、常に最適な電極２６．２７
との相対位置関係を保つことが可能となる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の燃料タンクの自動シーム
溶接装置によるとぎは、ワーク保持治具を簡単に脱着で
きる構造としたので、燃料タンクの形状に対応したワー
ク保持治具に容易に交換することが可能となった。それ
によって、多種の燃わ１タンクを同一ラインで生産でき
る効果ばかりでなく、モデルチェンジなど自動車用部品
に不可避な製品形状の変更に対して、治具の改造のみに
て対応できるという効果をも秦するため、大幅なコスト
ダウンがはかれる。

また、ロボットを利用して、シーム溶接用電極に対し上
下２分割部材を三次元的にあらゆる方向、角度にυＩｔ
ｉｌ可能としたので、複雑な曲面形状であってもシーム
溶接が可能になり、従来装置におけるような燃料タンク
製品設計の制約を解消できる。

また、溶接中の電極の直径減少に対し、被溶接物と電極
との接触相対位置関係を常に一定に保つことができるの
で、溶接品質の大幅な向上が期待でき、燃料タンクの燃
料および燃料ガスシール機能を向上することができる。

さらに基本構成として、治具搬送ロボットによる治具移
動方式を採用している為、本シーム溶接工程の前後工程
に工夫を行えば、燃料タンク溶接組付ライン全体でのワ
ーク自動搬送が可能となり、作業者のワーク搬送負担の
軽減及び作業人員削減による製造原価の低減が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る燃料タンクの自動シー
ム溶接装置の側面図、 第２図は本発明装置での溶接対象となる燃料タンクの一
例を示す斜視図、 第３図は第１図の装置のロボット腕先端部およびワーク
保持治具の拡大部分断面図、 第４図は第１図の装置における電極の回転速度制御の一
例に係る回路図、 第５図は第１図の装置を用いてワーク保持治具を自動交
換する場９合の一例を示す概略平面図、第６図は第４図
の回路に対応する電極の回転速度特性図、 第７図は従来のシーム溶接装置の正面図、第８図は第７
図の装置の側面図、 第９図は第７図の装置の平面図、 第１０図は従来のシーム溶接装置により溶接可能な制約
された形状の燃料タンクの一例を示す斜視図、 である。 ２１．２２・・・・・・上下２分割部材２１ａ、２２ａ
・・・７ランジ部 ２３・・・・・・・・・・・・燃料タンク２４・・・・
・・・・・・・・溶接線 ２５・・・・・・・・・・・・ワーク保持治具２６・・
・・・・・・・・・・上部電極２７・・・・・・・・・
・・・下部電極２８・・・・・・・・・・・・ロボット
２９・・・・・・・・・・・・ロボット腕３０・・・・
・・・・・・・・アタッチメント３１．３２．３３・・
・モータ ３４．３６・・・・・・切削バイト ３８・・・・・・・・・・・・減速機 ３９・・・・・・・・・・・・モータ ４０・・・・・・・・・・・・タコジェネレータ４１・
・・・・・・・・・・・制御装置５１・・・・・・・・
・・・・クランプ装置５４・・・・・・・・・・・・引
込台車５５・・・・・・・・・・・・シーム溶接機５７
・・・・・・・・・・・・後工程 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上下２分割の部材を合わせそのフランジ部をシーム
   溶接して燃料タンクを作成する溶接装置であつて、前記
   上下２分割の部材を保持するワーク保持治具と、該ワー
   ク保持治具に保持された前記部材を、水平面方向に回転
   可能に支持するとともに、シーム溶接用上下電極に対し
   水平方向および上下方向の位置および傾斜姿勢を制御可
   能なロボットと、該ロボットの負荷信号と電極の回転数
   信号とに応じて前記電極の回転速度を制御する制御装置
   と、を備えたことを特徴とする燃料タンクの自動シーム
   溶接装置。