(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔を溶接するシーム溶接装置であって、
数値制御装置の主軸に設けられた溶接電極と、
前記数値制御装置のワークテーブルに設けられたバック電極と、
前記溶接電極と前記バック電極との間に電流を通電する電源と、
前記溶接電極を前記金属箔を挟んで前記バック電極に対向させ、前記溶接電極あるいは前記バック電極の少なくともいずれかを駆動することで溶接部位を三次元的に走査する駆動手段と、
を備え、前記溶接電極は固定の半球状電極部を備えることを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載のシーム溶接装置において、
前記溶接電極は、前記半球状電極部を前記溶接部位の方向に付勢する付勢部
を備えることを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項３】
請求項１記載のシーム溶接装置において、
前記電源は、前記溶接電極と前記バック電極との間の走査速度が一定の期間においてのみ通電する
ことを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項４】
請求項１記載のシーム溶接装置において、
前記バック電極は、曲率部及び直線部を備えることを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項５】
請求項４記載のシーム溶接装置において、
前記駆動手段は、前記溶接電極と前記バック電極が前記曲率部において対向する場合には前記溶接電極を固定しバック電極を前記ワークテーブルの平面内において回転させ、前記溶接電極と前記バック電極が前記直線部において対向する場合には前記バック電極を固定し前記溶接電極を前記バック電極に沿って移動させる
ことを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項６】
金属箔を溶接するシーム溶接方法であって、
数値制御装置の主軸に固定の半球状電極部を備える溶接電極を設け、
前記数値制御装置のワークテーブルにバック電極を設け、
前記溶接電極を前記金属箔を挟んで前記バック電極に対向させ、前記溶接電極あるいは前記バック電極の少なくともいずれかを駆動することで溶接部位を三次元的に走査しつつ前記溶接電極と前記バック電極との間に電流を通電することで溶接する
ことを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項７】
請求項６記載のシーム溶接方法において、さらに、
前記溶接電極の前記半球状電極部と前記金属箔の間に導電性グリスを供給する
ことを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項８】
請求項６記載のシーム溶接方法において、
溶接開始位置において前記溶接電極と前記バック電極との間の走査速度が一定となったタイミングで電流を通電し、溶接終了位置において前記溶接電極と前記バック電極との間の走査速度が一定であるタイミングで電流を遮断する
ことを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項９】
請求項６記載のシーム溶接方法において、
前記バック電極は、曲率部及び直線部を備え、
前記溶接電極と前記バック電極が前記曲率部において対向する場合には前記溶接電極を固定しバック電極を前記ワークテーブルの平面内において回転させ、前記溶接電極と前記バック電極が前記直線部において対向する場合には前記バック電極を固定し前記溶接電極を前記バック電極に沿って移動させる
ことを特徴とするシーム溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシーム溶接装置及びシーム溶接方法に関し、特に金属箔をシーム溶接する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シーム溶接は、溶接継手部に大電流を流し、ここに発生する抵抗熱によって加熱し、圧力を加えて行う溶接であり、円板状のローラ電極で溶接継手部を挟み込み、ローラ電極を回転させながら加圧・通電することにより連続的に抵抗溶接を行うものである。
【０００３】
下記の特許文献１には、シーム溶接の溶接品質を安定させるために、包絡線を有する溶接電流を通電し、溶接開始からの一定時間内に溶接電流の最高値が徐々に定常値まで上昇するように通電する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、高密度エネルギビームにより金属箔を接合する技術が開示されており、シーム溶接する際に、溶接予定部位を隔てた両側を拘束するとともに、金属箔の溶接予定部位に引張力を付与しながら溶接することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４１０５４号公報
【特許文献２】特開平１−３０６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常のシーム溶接では、上下のローラ電極を回転させることでシーム溶接の走査を可能としているため、構造上、シーム溶接形状が円形状をはじめとする曲線を有する形状に対応することができない。また、溶接終了点において、溶接電極の回転速度が低下するときに被溶接物への単位容量当たりの入熱量が大きくなり、溶け落ちが生じ易い。
【０００７】
また、高エネルギの熱源を用いて金属箔を接合する場合、金属箔間の隙間を防止することが必要であり、金属箔同士を密着させるために種々の支持具ないし拘束具が必要となる。このため、シーム溶接形状が円形状であるときには溶接予定部位の両側を固定すること、溶接予定部位に引張力を付与しながら溶接することは著しく困難である。さらに、溶接するために必要なレーザ出力を備えた装置は大型となり、安全性の観点からも十分な対応が要求される問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、金属箔をシーム溶接することが可能であり、特に、シーム溶接形状が直線以外の曲線形状あるいは三次元形状であってもシーム溶接することが可能な装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、金属箔を溶接するシーム溶接装置であって、数値制御（ＮＣ）装置の主軸に設けられた溶接電極と、前記数値制御装置のワークテーブルに設けられたバック電極と、前記溶接電極と前記バック電極との間に電流を通電する電源と、前記溶接電極を前記金属箔を挟んで前記バック電極に対向させ、前記溶接電極あるいは前記バック電極の少なくともいずれかを駆動することで溶接部位を三次元的に走査する駆動手段とを備え、前記溶接電極は固定の半球状電極部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の１つの実施形態では、前記溶接電極は、前記半球状電極部を前記溶接部位の方向に付勢する付勢部を備える。
【００１１】
また、本発明の他の実施形態では、前記電源は、前記溶接電極と前記バック電極との間の走査速度が一定の期間においてのみ通電する。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態では、前記バック電極は、曲率部及び直線部を備える。前記駆動手段は、前記溶接電極と前記バック電極が前記曲率部において対向する場合には前記溶接電極を固定しバック電極を前記ワークテーブルの平面内において回転させ、前記溶接電極と前記バック電極が前記直線部において対向する場合には前記バック電極を固定し前記溶接電極を前記バック電極に沿って移動させる。
【００１３】
また、本発明は、金属箔を溶接するシーム溶接方法であって、数値制御装置の主軸に固定の半球状電極部を備える溶接電極を設け、前記数値制御装置のワークテーブルにバック電極を設け、前記溶接電極を前記金属箔を挟んで前記バック電極に対向させ、前記溶接電極あるいは前記バック電極の少なくともいずれかを駆動することで溶接部位を三次元的に走査しつつ前記溶接電極と前記バック電極との間に電流を通電することで溶接することを特徴とする。
【００１４】
本発明の１つの実施形態では、さらに、前記溶接電極の前記半球状電極部と前記金属箔の間に導電性グリスを供給する。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態では、溶接開始位置において前記溶接電極と前記バック電極との間の走査速度が一定となったタイミングで電流を通電し、溶接終了位置において前記溶接電極と前記バック電極との間の走査速度が一定であるタイミングで電流を遮断する。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態では、前記バック電極は、曲率部及び直線部を備え、前記溶接電極と前記バック電極が前記曲率部において対向する場合には前記溶接電極を固定しバック電極を前記ワークテーブルの平面内において回転させ、前記溶接電極と前記バック電極が前記直線部において対向する場合には前記バック電極を固定し前記溶接電極を前記バック電極に沿って移動させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属箔同士をシーム溶接することができ、特に非直線状に溶接部位を走査して金属箔同士をシーム溶接できる。これにより、気球等の三次元形状を金属箔で容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の装置全体構成図である。
【図２】溶接電極の縦断面図である。
【図３】バック電極の概観斜視図である。
【図４】溶接電極とバック電極の相対的変位（移動）説明図である。
【図５】溶接時の走査速度と電流オン／オフのタイミングとの関係を示す説明図である。
【図６】溶接時の金属箔保持説明図である。
【図７】気球形状を保持する骨組の概観斜視図である。
【図８】１枚の金属箔の説明図である。
【図９】金属箔溶接の説明図（その１）である。
【図１０】金属箔溶接の説明図（その２）である。
【図１１】金属箔溶接の説明図（その３）である。
【図１２】金属箔接合後のバック電極抜き取り作業説明図である。
【図１３】天板溶接の説明図である。
【図１４】底板溶接の説明図である。
【図１５】完成後の気球の概観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
１．装置の全体構成
まず、装置の全体構成について説明する。図１に、本実施形態におけるシーム溶接機のシステム構成図を示す。本実施形態のシーム溶接機は、ＮＣ（数値制御）フライス盤を基本とした構成であり、プロセッサ及びメモリを備える制御装置１０と、直流型抵抗溶接機１２と、制御装置主軸１４と、溶接電極１６と、バック電極１８と、バック電極固定治具２０と、回転テーブル２２と、ＮＣフライス盤２４とを備える。
【００２１】
溶接電極１６は、制御装置主軸１４の刃物取付部に組み付けられ、制御装置主軸１４は制御装置１０により駆動制御される。制御装置１０は、メモリに記憶された加工プログラムないし教示プログラムに従って制御装置主軸１４を制御する。溶接電極１６は、通常のシーム溶接におけるようなローラ電極ではなく、半球形状の固定電極である。溶接電極１６の構成については、さらに後述する。
【００２２】
バック電極１８は、バック電極固定治具２０に固定され、バック電極固定治具２０はＮＣフライス盤２４に設けられた回転テーブル２２に固定される。回転テーブル２２は制御装置１０により回転駆動される。バック電極１８は、弓形形状をなし、バック電極固定治具２０に固定された状態で溶接電極１６と対向配置される。溶接電極１６とバック電極１８との間の間隙には被溶接部材が配置される。本実施形態では、被溶接部材は金属箔である。
【００２３】
直流型抵抗溶接機１２は、ＮＣフライス盤２４上に搭載され、一方の電極（プラス電極）が溶接電極１６に接続され、他方の電極（マイナス電極）がバック電極１８に接続される。溶接電極１６とバック電極１８とで金属箔を挟み込み、所定の接触面圧力を印加した状態で直流型抵抗溶接機１２から直流電力を溶接電極１６とバック電極１８に供給することで金属箔同士をシーム溶接する。
【００２４】
このように、本実施形態では、ＮＣ制御装置を用い、ＮＣ制御装置の主軸側に溶接電極１６、ＮＣ制御装置のワークのテーブル上にバック電極１８を配置し、溶接電極１６及びバック電極１８を相対的に変位させることで三次元のシーム溶接を可能としている。制御装置１０は、加工プログラムに従って任意の形状に金属箔を溶接できるが、本実施形態では一例として気球を製造する。制御装置１０は、気球製造用の加工プログラムに従って、以下の手順を実行する。
（１）２枚の金属箔を互いに溶接する。
（２）さらに金属箔を順次溶接し、頂部及び底部に開口を有する気球形状を製造する。
（３）気球形状からバック電極を抜き取る。
（４）別のバック電極を気球形状内に挿入して気球形状の頂部に天板を溶接する。
（５）気球形状の底部に底板を溶接する
【００２５】
なお、バック電極の設置、気球形状からの抜き取り、別のバック電極の挿入等は、適宜、ユーザが手操作で行ってもよい。
【００２６】
２．溶接電極の構成
次に、溶接電極１６の構成について説明する。図２に、溶接電極１６の縦断面図を示す。溶接電極１６は、従来のようなローラ電極ではなく、先端形状が半球状の固定電極である。溶接電極１６の端部（溶接側端部であって図における下端）にはタフピッチ銅等の電極部１６ｆが設けられる。電極部１６ｆは、円柱状であってその端部（先端部）が半球状をなす。電極部１６ｆは、絶縁体１６ｅを介して溶接電極ケース内部の擦動シャフト１６ｃに接続される。擦動シャフト１６ｃはケース内部を擦動自在に設けられ、擦動シャフト１６ｃとケース内壁との間には無給油ブッシュ１６ｄが設けられ摩擦が軽減される。擦動シャフト１６ｃの電極部１６ｆと反対側の端部にはスプリング１６ｂが設けられ、擦動シャフト１６ｃ及び電極部１６ｆは溶接方向、すなわち図中下方に向けてスプリング１６ｂにより付勢される。スプリング１６ｂの他端にはスプリング荷重調整ネジ１６ａが設けられ、スプリング１６ｂの荷重、すなわち付勢力が増減調整される。
【００２７】
なお、擦動シャフト１６ｃ及び電極部１６ｆを溶接方向に付勢する手段としては、スプリング１６ｄ以外にも油圧を用いてもよい。
【００２８】
バック電極１８及び被溶接部材である金属箔が所定の位置に配置されると、制御装置１０は加工プログラムに従って制御装置主軸１４を駆動して溶接電極１６をバック電極１８の方向に移動させる。溶接電極１６の半球状の電極部１６ｆが金属箔に当接し、スプリング１６ｂの付勢力により金属箔に所定の接触面圧力を印加する。この状態で制御装置１０は制御装置主軸１４をバック電極１８の弓形形状に沿って走査駆動、あるいは制御装置主軸１４を固定して回転テーブル２２を回転駆動することで溶接電極１６とバック電極１８とを相対的に変位させる。
【００２９】
溶接電極１６が仮にローラ電極である場合、金属箔のような薄い被溶接部材をシーム溶接する際に回転するローラと金属箔との間に一定の加圧力あるいは一定の接触抵抗を維持することが困難であり、円滑にローラが回転することができず回転と滑りを交互に繰り返す等、溶接品質を維持できない。特に、被溶接部位が平面ではなく三次元形状をなす場合には接触抵抗を維持することはできない。これに対し、本実施形態のように半球上の固定電極を用いることで、特に溶接部位が直線的ではなく曲線あるいは曲面である場合においてもスプリング１６ｂの付勢力により接触抵抗を一定に維持することができる。
【００３０】
但し、ローラのような可動電極ではない固定電極の場合、溶接電極１６の電極部１６ｆと金属箔との間の摩擦により金属箔にシワが生じたり破れたりする事態が懸念されるが、この場合には必要に応じて電極部１６ｆと金属箔との間にグリス等の潤滑剤を介在させるのが望ましい。グリス等の潤滑剤は導電性とする必要があるのは言うまでもない。
【００３１】
なお、金属箔同士をレーザで溶接する場合には、レーザ装置自体が高価で可搬性に乏しいという問題に加え、レーザ光の焦点を金属箔の溶接部位に正確に合わせる必要があり、溶接部位が直線状であればともかく、曲線上あるいは曲面上の場合にはこの焦点合わせが困難である問題もある。一方、本実施形態のように溶接電極１６を金属箔に当接させて溶接する方法では、このような問題がなく、曲線状あるいは曲面状の溶接に適している。要約すれば、本実施形態では、半球状の固定電極を用い、スプリング１６ｂで付勢しながら電極を金属箔に当接させ、導電性グリスで電極走査時の滑りを向上させてシーム溶接を行うものといえる。
【００３２】
３．バック電極の構成
次に、バック電極１８の構成について説明する。図３に、バック電極１８の概観斜視図を示す。バック電極１８は弓形状をなし、大別して曲率部１８ａと直線部１８ｂと端部１８ｃの３つの部位から構成される。曲率部１８ａは、ほぼ一定の曲率半径を有して湾曲しており、その一端がバック電極固定治具２０に固定され、他端が直線部１８ｂに接続される。直線部１８ｂは、その一端が曲率部１８ａに接続され、他端が端部１８ｃに接続される。端部１８ｃは、直線的な形状でありその一端が直線部１８ｂに接続され、他端がバック電極固定治具２０に固定される。
【００３３】
バック電極１８は、溶接により製造される物体の三次元形状に適した形状とすべきなのは当然であり、本実施形態では金属箔を溶接して気球を製造することを考慮して弓形状としている。溶接電極１６とバック電極１８との相対的変位により溶接部位が走査されるが、バック電極１８が弓形状をなしているため、本実施形態では特異的な相対変位が実行される。すなわち、初期位置では、溶接電極１６はバック電極１８の曲率部１８ａの端部においてバック電極１８と対向し、この位置からシーム溶接が開始される。そして、バック電極１８の曲率部１８ａでは、制御装置１０は制御装置主軸１４の位置を固定し、回転テーブル２２を回転駆動する。一方、溶接電極１６がバック電極１８の直線部１８ｂと対向するようになると、制御装置１０は次に回転テーブル２２を固定して制御装置主軸１４を駆動する。以下に、本実施形態の溶接動作を詳細に説明する。
【００３４】
４．溶接動作
図４に、溶接電極１６とバック電極１８との間の相対的変位の様子を示す。バック電極１８の図中Ｐ点からＱ点までが曲率部１８ａを構成し、図中Ｑ点からＲ点までが直線部１８ｂを構成するものとする。
【００３５】
初期位置であるＰ点において溶接電極１６とバック電極１８が対向し、この位置から制御装置１０は溶接電極１６を停止させつつ回転テーブル２２を回転駆動してバック電極１８を回転させる。これにより、溶接電極１６とバック電極１８とは相対的に変位し、溶接電極１６はバック電極１８の曲率部１８ａに沿って相対的に移動し、これに伴い溶接部位が変化して金属箔がシーム溶接されていく。
【００３６】
溶接電極１６がバック電極１８のＱ点、すなわち曲率部１８ａの終点であって直線部１８ｂの始点に達すると、制御装置１０は回転テーブル２２の回転を停止させ、制御装置主軸１４を駆動して溶接電極１６を移動させる。溶接電極１６は、制御装置主軸１４の駆動とともにバック電極１８の直線部１８ｂに沿ってＱ点からＲ点まで移動し、これに伴い溶接部位が変化して金属箔がシーム溶接されていく。
【００３７】
溶接電極１６がバック電極１８のＲ点、すなわち直線部１８ｂの終点に達すると、制御装置１０は制御装置主軸１４の駆動を停止させ、溶接が完了する。
【００３８】
このように、バック電極１８の曲率部１８ａではバック電極１８を回転させることで溶接部位を走査し、バック電極１８の直線部１８ｂでは溶接電極１６を直線的に移動させることで溶接部位を走査する。この一連の動作により、溶接電極１６を常に金属箔の法線方向あるいはバック電極１８の法線方向に維持して走査することができる。
【００３９】
なお、溶接開始点であるＰ点や溶接終了点であるＲ点、あるいは曲率部１８ａから直線部１８ｂへの遷移点であるＱ点において、溶接電極１６とバック電極１８との相対速度が安定していないため、火花や溶け落ちが生じるおそれがある。従って、これらの位置においては、溶接電極１６とバック電極１８との相対速度、すなわち電極走査速度が一定となるタイミングにおいて電流を通電することが望ましい。
【００４０】
図５に、本実施形態における金属箔１００の溶接開始点と溶接終了点、電極走査速度と電流のオン／オフとの関係を示す。図５（ａ）は被溶接部である金属箔１００の平面図であり、溶接部位１００ａと、その溶接部位１００ａの溶接開始点と溶接終了点を示す。図４との関係では、溶接開始点はＰ点であり、溶接終了点はＲ点である。Ｑ点において溶接電極１６とバック電極１８との相対速度がゼロとなる場合には、溶接開始点はＰ点で溶接終了点はＱ点であり、かつ、溶接開始点はＱ点で溶接終了点がＲ点である。図５（ｂ）に示すように、溶接開始時には電極走査速度はゼロから有限の時間Δｔの間に所定の速度まで加速する。一方、溶接終了時には電極走査速度は所定の速度から有限の時間Δｔの間にゼロまで減速する。このように、所定の速度に達するまでに一定の時間Δｔを要するため、この期間に電流を通電すると金属箔１００への入熱量が大きくなり火花や溶け落ちが生じるおそれがある。
【００４１】
そこで、図５（ｃ）に示すように、溶接開始時には電極走査速度が所定の速度に達してから電流をオフ状態からオン状態（通電状態）とし、かつ、溶接終了時には電極走査速度が所定の速度から減速を開始する時点において電流をオン状態からオフ状態（遮断状態）とする。要するに、電極走査速度が所望の速度に達している期間においてのみ電流を通電する。以上の処理により、金属箔１００の溶接部位１００ａでは常に電極走査速度が一定となり、入熱量も一定となって火花や溶け落ちを確実に防止できる。
【００４２】
また、金属箔１００の溶接時には、金属箔１００が例えば１０μｍ程度と薄いことから確実に溶接電極１６とバック電極１８との間に保持する必要がある。このためには、図６に示すように、バック電極１８をＣｕ等の高導電金属１８ｃをＦｅ等の強磁性体１８ｄで挟むサンドイッチ構造とし、溶接電極１６側であって金属箔１００の溶接部位１０２を挟むようにバック電極１８の強磁性体１８ｄに対向する位置にマグネット３４を配設するのが望ましい。バック電極１８に金属箔１００を配置し、溶接電極１６とともにマグネット３４をバック電極１８の方に移動させると、マグネット３４とバック電極１８の強磁性体１８ｄとの磁力により金属箔１００が保持される。マグネット３４の代わりに電磁石を用いてもよい。
【００４３】
さらに、金属箔１００を溶接した後には、金属箔１００の自重によりシワが生じたり自重による垂れが生じることを防止すべく、マグネット付保持治具３２を用いて溶接後の金属箔１００の形状を維持することが望ましい。
【００４４】
図７に、金属箔をシーム溶接して気球を製造する場合に用いられる骨組３０の一例を示す。骨組３０は、気球形状の頂部に対応する部分に設けられたボス３０ａと気球形状の底部に対応する部分に設けられた円環状リム３０ｂとの間を複数のスポーク３０ｃで結合して構成される。複数のスポーク３０ｃはそれぞれ気球の曲面に沿った曲率を有する。図では、円環状のリム３０ｂに等間隔に１６本のスポーク３０ｃが結合されており、これら１６本のスポーク３０ｃが頂部のボス３０ａに結合される。１６本のスポーク３０ｃのそれぞれには所定位置（例えば、スポーク３０ｃに沿って等間隔に４個）にマグネット付保持治具３２が設けられる。図では簡略化のため、あるスポーク３０ｃに設けられた１個のマグネット付保持治具３２のみ示してある。この骨組３０は溶接された金属箔１００を包むように配置され、所定位置に設けられたマグネット付保持治具３２により金属箔１００の形状を気球形状に保持する。もちろん、骨組３０を気球形状の外部に配置するのではなく、気球形状の内部に配置して気球形状を保持してもよい。この場合には、傘の開閉のような折り畳み可能な構成とすることで接合後に骨組３０を気球形状の内部から取り除くようにする。
【００４５】
以下、本実施形態のシーム溶接機を用いて気球を製造する方法について詳細に説明する。
【００４６】
５．気球の製造方法
図８に、気球製造に用いる金属箔１００の平面図及び斜視図を示す。金属箔１００は一端から他端に向けて順次幅広となり、次に順次幅狭となって先細る形状であり、厚さは例えば１０μｍである。金属箔１００の材料は任意であり、例えば比重が軽く強度の高いチタンである。先細の端部１００ａは溶接後に気球の頂部をなし、他端１００ｂは溶接後に気球の底部をなす。図８の金属箔を例えば１６枚用意し、これらを互いに溶接して気球を製造する。
【００４７】
図９に、溶接電極１６及びバック電極１８を用いて２枚の金属箔１００をシーム溶接した状態を示す。２枚の金属箔１００同士を、その側部において互いに一部重なるように配置して溶接電極１６とバック電極１８との間に配置し、マグネット３４とバック電極１８との間の磁力で保持しつつ溶接電極１６あるいはバック電極１８を駆動して走査する。すなわち、最初にバック電極１８を回転駆動し、次に溶接電極１６を駆動する。バック電極１８のＰ点からＲ点まで走査しつつ通電することで、２枚の金属箔１００は互いに溶接される。
【００４８】
次に、溶接した金属箔１００をこれを支持する骨組３０ごと支持軸回りに回転させて溶接された金属箔１００を回転する。そして、新たな金属箔１００をその側部において溶接後の金属箔と互いに一部重なるように配置して溶接電極１６とバック電極１８との間に配置し、同様の手順で電極走査しシーム溶接していく。図１０には、複数の金属箔１００を互いにシーム溶接した状態を示す。
【００４９】
以上のようにして、金属箔１００を新たに追加溶接する毎に骨組３０を回転させ、さらに新たな金属箔１００を溶接する作業を繰り返すことで、図１１に示すように合計１６枚の金属箔１００が互いに溶接され、気球形状２００となる。この後、気球形状２００の内部に残るバック電極１８を気球から抜き取り、気球形状の頂部及び底部の開口にそれぞれ天板及び底板を溶接する作業に移行する。
【００５０】
図１２に、バック電極１８を抜き取る作業を模式的に示す。図１２（ａ）に、金属箔１００を溶接して気球形状２００を形成した直後の状態を示す。この状態では、バック電極１８は気球形状２００の内部に存在している。気球形状２００の頂部２００ａ及び底部２００ｂはともに溶接されていないため開口状態のままである。
【００５１】
この状態から図１２（ｂ）に示すように、バック電極１８を回転させてバック電極１８の直線部１８ｂが底部２００ｂの開口中心近傍に位置するようにし、この状態でバック電極１８の直線部１８ｂを底部２００ｂから徐々に引き抜いていく。バック電極１８の直線部１８ｂのほぼ全てが底部２００ｂから引き抜かれた後、図１２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、バック電極１８の曲率部１８ａの曲率に応じた角度だけバック電極１８を回転させながらさらにバック電極１８を底部２００ｂから引き抜いていく。最後に、図１２（ｅ）に示すように、バック電極１８の曲率部１８ａの先端が底部２００ｂから引き抜かれて、バック電極１８の抜き取り作業が完了する。バック電極１８が弓形形状をなしているため、このようにバック電極１８を回転させながら底部２００ｂの開口から引き抜くことが容易となる。バック電極１８は、製造すべき物体の形状に応じた形状とすべきであるが、同時に、溶接が完了した後の抜き取り作業も考慮した形状とすべきことが理解されよう。
【００５２】
次に、頂部及び底部の溶接について説明する。
【００５３】
図１３に、天板の溶接方法を示す。図１３（ａ）は天板溶接時の平面図、図１３（ｂ）は気球形状２００を頂部２００ａから見た平面図である。気球形状２００の内部は図１２に示すようにバック電極１８が抜き取られて空の状態であり、天板４２を溶接する際には、気球形状２００の底部２００ｂの開口から新たなバック電極４０を挿入する。バック電極４０はバック電極固定治具２０に固定された直線状の電極であり、気球形状２００の頂部に対向する端部は平板形状をなす。金属箔１００と同一の金属で構成された厚さ１０μｍの天板４２は気球形状２００の頂部２００ａに配置され、溶接電極１６とバック電極４０とで天板４２を挟み込む。この状態でバック電極４０を固定し、溶接電極１６を天板４２の中心、すなわち頂部２００ａの開口中心の回りに回転させつつ天板４２と気球形状２００をシーム溶接する。
【００５４】
図１４に、底板の溶接方法を示す。底板４４を溶接する際には、バック電極４０を気球形状２００の底部２００ｂから抜き出し、端部の平板部分を底部２００ｂに位置させる。一方、バック電極４０を底板４４の内径と同じ寸法の外径形状を持つバック電極４５に変換し、皿状の底板４４をバック電極４５上に配置し、溶接電極１６とバック電極４５とで底板４４を挟み込む。底板４４は金属箔１００や天板４２と同一の金属で、厚さは例えば５０μｍ以下である。この状態で溶接電極１６を固定し、気球形状２００とバック電極４５及び底板４４をともに回転させつつ底板４４と気球形状２００をシーム溶接する。以上のようにして天板４２及び底板４４を気球形状２００にシーム溶接することで、最終的に気球３００が製造される。図１５に、気球３００の一例を示す。気球３００の下部には各種の観測機器が搭載されたゴンドラ４００が設けられる。本実施形態の気球３００は金属箔から製造されているため軽量かつ高い耐熱性と強度を持ち、惑星のような苛酷な環境にも対応し得るため惑星探査用としての利用に供することができる。
【００５５】
以上の実施形態では、気球製造を例にとってシーム溶接を説明したが、本実施形態における溶接電極１６とバック電極を用いた金属箔のシーム溶接は、これに限定されるものではなく、電磁シールドフィルムの接合、リチウムイオン電池等の二次電池の電極封止等にも応用することが可能である。現状の電磁シールドフィルムはスポット溶接を多点で行っているが、シーム溶接を行うことでより強固なシールドフィルムが得られる。また、現状のリチウムイオン電池の電極封止は金属と樹脂のラミネート構造であるが、シーム溶接を行うことで耐熱性や耐腐食性が向上する。
【００５６】
また、本実施形態では、２枚の金属箔同士を溶接する場合について説明したが、必要に応じて３枚あるいはそれ以上の金属箔を溶接してもよい。
【００５７】
さらに、本実施形態では、バック電極１８の曲率部１８ａでは溶接電極１６を固定してバック電極１８を回転させ、直線部１８ｂではバック電極１８を固定して溶接電極１６を移動させて溶接しているが、曲率部１８ａ及び直線部１８ｂともにバック電極１８を固定し溶接電極１６を移動させて溶接してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０  制御装置、１２  抵抗溶接機、１４  制御装置主軸、１６  溶接電極、１８  バック電極、２０  バック電極固定治具、２２  回転テーブル、２４  ＮＣフライス盤、４２  天板、４４  底板、１００  金属箔、２００  気球形状、３００  気球。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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