(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向するローラ電極間に溶接対象物を挾み込み、前記ローラ電極を回転させるとともに通電、休止を繰り返し、前記溶接対象物を複数箇所スポット溶接しながら送り出すシーム溶接装置において、
前記ローラ電極の溶接回数ごとに設定された通電サイクルおよび休止サイクルから構成された通電パターンを前記溶接対象物ごとに記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された通電パターンに基づいて前記ローラ電極の溶接回数ごとの通電サイクルおよび休止サイクルを制御するとともに、前記ローラ電極の電極面における溶接開始位置を前記溶接対象物ごとに変更するように制御する制御手段と、
が備えられたことを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項２】
前記通電パターンは、
前記溶接対象物が、このシーム溶接を行った後にプレス加工されるものである場合には、そのプレス加工による曲げ部に前記スポット溶接が行われないように作成されていることをを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、対向するローラ電極間に溶接対象物を挾み込み、ローラ電極を回転させるとともに通電、休止を繰り返し、溶接対象物を複数箇所スポット溶接しながら送り出すシーム溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記シーム溶接装置として、たとえば図８に示すものが知られている。図８（Ａ）は、従来のシーム溶接装置の主要構成を示す説明図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すシーム溶接装置の溶接ピッチを示す説明図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示すシーム溶接装置によりシーム溶接を行ったワークをプレス加工した状態を示す説明図であり、図８（Ｄ）は、図８（Ａ）に示すシーム溶接装置に設けられたローラ電極の通電箇所を示す説明図である。
図８（Ａ）に示すシーム溶接装置９０には、周面に電極面が形成されたローラ電極９１およびローラ電極９２が対向して設けられている。そして、鋼板などのワーク８０およびワーク８１を溶接しろ分重ねて矢印Ｆ１で示す方向へ搬送すると、両ワークは矢印Ｆ３で示す方向へ回転するローラ電極９１と、矢印Ｆ４で示す方向へ回転するローラ電極９２との間で挾み込まれ、図８（Ｂ）に示すように、一定のピッチＰ１でスポット溶接されながら矢印Ｆ２で示す方向へ送り出される。そして、溶接された両ワークは、プレス工程などへ搬送され、図８（Ｃ）に示すようなプレス加工が施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のシーム溶接装置９０は、図８（Ｂ）に示したように、どのワークに対しても、一定のピッチＰ１でスポット溶接を行うため、シーム溶接後にプレス加工した場合に、スポット溶接部位がプレス加工に適していない部位に形成されてしまうことがある。
たとえば、図８（Ｃ）に示すように、スポット溶接により、ワーク同士が溶着した箇所（以下、ナゲットという）８４が曲げ部８２に形成されてしまう。このように、曲げ部８２にナゲット８４が形成されてしまうと、プレス加工時に曲げ部８２が延びないので、曲げ部８２を設計通りの形状に形成できないという問題がある。また、プレス時の圧力は曲げ部８２に集中するため、曲げ部８２がナゲット８４によって硬質になっていると、その曲げ部８２によってプレスに用いる型の型面が傷付くという問題もある。
さらに、図８（Ｃ）に示すように、端部８３から離れた部位にナゲット８４が形成されてしまうと、プレス加工時、あるいは、その後に端部８３が開いてしまうという問題もある。
つまり、従来のシーム溶接装置９０は、シーム溶接後の加工に適した箇所にスポット溶接できないという問題がある。
なお、図８（Ｄ）に示すように、常にローラ電極の同じ部位からスポット溶接を開始し、一定ピッチで溶接するため、電極表面上の通電箇所８０ａが重なってしまい、ローラ電極が偏摩耗するので、溶接品質が安定しないという問題もある。
【０００４】
そこでこの発明は、上記諸問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シーム溶接後の加工に適した箇所にスポット溶接できるシーム溶接装置を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用および発明の効果】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１または請求項２に記載の発明では、対向するローラ電極間に溶接対象物を挾み込み、前記ローラ電極を回転させるとともに通電、休止を繰り返し、前記溶接対象物を複数箇所スポット溶接しながら送り出すシーム溶接装置において、前記ローラ電極の溶接回数ごとに設定された通電サイクルおよび休止サイクルから構成された通電パターンを前記溶接対象物ごとに記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された通電パターンに基づいて前記ローラ電極の溶接回数ごとの通電サイクルおよび休止サイクルを制御するとともに、前記ローラ電極の電極面における溶接開始位置を前記溶接対象物ごとに変更するように制御する制御手段と、が備えられたという技術的手段を用いる。
【０００６】
記憶手段は、ローラ電極の溶接回数ごとに設定された通電サイクルおよび休止サイクルから構成された通電パターンを溶接対象物ごとに記憶し、制御手段は、記憶手段に記憶された通電パターンに基づいてローラ電極の溶接回数ごとの通電サイクルおよび休止サイクルを制御するとともに、前記ローラ電極の電極面における溶接開始位置を前記溶接対象物ごとに変更するように制御する。
つまり、溶接対象物ごとに溶接対象物に適した通電パターンでスポット溶接を行うことができるため、従来のように、どの溶接対象物に対しても常に一定ピッチでスポット溶接することにより発生する不具合をなくすことができる。
また、ローラ電極の電極面における溶接開始位置を溶接対象物ごとに変更するため、従来のように、電極表面上の通電箇所が重なってしまい、ローラ電極が偏摩耗することがないので、溶接品質の安定化を図ることができる。
【０００７】
たとえば、請求項２に記載するように、溶接対象物が、シーム溶接を行った後にプレス加工されるものである場合には、そのプレス加工による曲げ部にスポット溶接が行われないように通電パターンを作成し、その通電パターンを記憶手段に記憶させておけば、プレス加工時に形成される曲げ部に対応する部位にナゲットが形成されないようにすることができる。
したがって、従来のように、プレス加工時に曲げ部にナゲットが存在することにより、曲げ部が延びず、曲げ部が設計通りの形状に形成されないという問題が発生することがない。また、曲げ部８２によってプレスに用いる型の型面が傷付くという問題も発生しない。
さらに、プレス加工後の端部から離れた位置にナゲットが形成されないように、通電パターンを設定して記憶手段に記憶させておけば、従来のように、端部から離れた位置にナゲットが形成されることにより、プレス加工時、あるいは、その後に端部が開いてしまうという問題が発生することもない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るシーム溶接装置の一実施形態について図を参照して説明する。
最初に、この実施形態のシーム溶接装置の主要構成について、それを示す図１を参照して説明する。
シーム溶接装置１０には、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３が設けられたシーム溶接装置本体１１と、このシーム溶接装置本体１１を制御する制御盤２０と、鋼板などのワーク１４およびワーク１５を溶接しろを重ね合わせて、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３間に向けて（矢印Ｆ１で示す方向）送り出すセンタリングステージ４０とが備えられている。
【００１１】
次に、シーム溶接装置１０の電気的構成について図２を参照して説明する。
図２（Ａ）は、上ローラ電極および下ローラ電極の回転軸とロータリエンコーダとの関係を示す説明図であり、図２（Ｂ）は、図１に示すシーム溶接装置の電気的構成をブロックで示す説明図である。
制御盤２０には、シーム溶接装置本体１１の各種制御を行うＣＰＵ２１が備えられている。ＣＰＵ２１には、ＣＰＵ２１が各種制御を実行するための制御プログラムが記憶されたＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１が各種制御を実行する際にＲＯＭ２２から読出された制御プログラムを一時的に記憶するＲＡＭ２３とが接続されている。また、ＣＰＵ２１には、シーム溶接を経て作成する部品の種類ごとに設定された溶接条件を記憶するメモリカード２４と、通電時間および休止時間などをカウントするタイマ２５とが接続されている。
なお、メモリカード２４は、ＥＥＰＲＯＭなどの記憶内容書換可能なフラッシュメモリにより構成されている。また、メモリカード２４は、制御盤２０に対して着脱可能になっている。
【００１２】
さらに、ＣＰＵ２１に接続された入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）３４には、制御回路２６と、駆動回路３０と、Ａ／Ｄ変換回路３１と、操作パネル３５とが接続されている。制御回路２６は、ＣＰＵ２１から出される指令を受けて、上ローラ電極１２を回転させる上モータ２７および下ローラ電極１３を回転させる下モータ２８の回転制御と、上ローラ電極１２の昇降制御とを行う。駆動回路３０は、ＣＰＵ２１から出される指令を受けて、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３の通電および休止を行う。Ａ／Ｄ変換回路３１は、上エンコーダ３２および下エンコーダ３３から出力されるエンコーダ値をＣＰＵ２１により処理可能なデジタルデータに変換する。操作パネル３５には、シーム溶接装置本体１１の運転スイッチ、メモリカード２４に記憶されている溶接条件を読出して設定する設定スイッチなどが設けられている。
【００１３】
このシーム溶接装置１０は、シーム溶接を経て作成する部品ごとの溶接条件を用いてシーム溶接を行うことを特徴とする。
溶接条件は、溶接電流値、上ローラ電極１２による加圧力、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３によるワークの送り速度、通電パターンなどから構成される。
ここで通電パターンについて図６を参照して説明する。
図６（Ａ）は、通電パターンを模式的に示す説明図であり、図６（Ｂ）は、メモリカード２４の記憶内容を示す説明図であり、図６（Ｃ）は、通電パターンの一例を示す説明図である。
通電パターンは、図６（Ａ）に示すように、通電と休止とを交互に繰り返して構成されており、たとえば、５サイクル通電→１０サイクル休止→５サイクル通電→２７サイクル休止→５サイクル通電という通電パターンである。たとえば、１サイクルは、（１／６０）秒である。この通電パターンを実行すると、最初の通電によりワーク１４およびワーク１５の接合部位にナゲット１６ａが形成され、２回目の通電によりナゲット１６ｂが形成され、３回目の通電によりナゲット１６ｃが形成される。
図６（Ｂ）に示すように、メモリカード２４には、シーム溶接を経て作成する部品Ｎｏ．１〜ｎと通電パターンＤ１〜Ｄｎとが、それぞれ対応付けて記憶されている。その通電パターンは、たとえば図６（Ｃ）に示すように、溶接回数ごとに設定された通電サイクルおよび休止サイクルにより構成されている。
【００１４】
ここで、上記通電パターンの作成手法について図５を参照して説明する。
図５（Ａ）は、ワーク１４およびワーク１５がシーム溶接された状態を示す説明図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すワーク１４およびワーク１５をプレス加工して作成された部品の溶着箇所を示す説明図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示す部品を作成するための通電パターンを示す説明図である。
上ローラ電極１２および下ローラ電極１３が１サイクルで回転する長さを求めることにより、曲げ部１７および端部１８の位置をサイクルで表すことができる。そこで、図５（Ｂ）に示すように、ナゲット１６が各曲げ部１７に形成されず、かつ、端部１８から離れた位置に形成されないように通電サイクルおよび休止サイクルを設定して通電パターンを作成する（図５（Ｃ））。
そして、そのように作成された通電パターンを溶接条件としてメモリカード２４に記憶する。
【００１５】
また、シーム溶接装置１０は、上述したように、部品ごとの通電パターンを実行する特徴を有する他、部品ごとに電極面の溶接開始位置を異ならせることにより、電極の偏摩耗を防止する特徴をも有する。
図３（Ａ）は、１枚目のワークの溶接を開始するときの電極表面位置を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、２枚目のワークの溶接を開始するときの電極表面位置を示す説明図であり、図３（Ｃ）は、３枚目のワークの溶接を開始するときの電極表面位置を示す説明図である。図３（Ｄ）は、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３が１回（５サイクル）の通電により回転する角度を示す説明図であり、図３（Ｅ）は、図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）に対応する電極表面上の通電箇所の変移を示す説明図である。
【００１６】
図３（Ｂ）に示すように、２枚目のワークをシーム溶接する場合の溶接開始位置は、図３（Ａ）に示す１枚目の溶接開始位置から角度θだけ送り方向へ回転した位置である。ここで角度θは、１回の通電により上ローラ電極１２および下ローラ電極１３が進む回転角であり、両ローラ電極の接触部位の回転方向（長手方向）の幅にほぼ等しい。
この実施形態では、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３の直径φは、それぞれ２６０ｍｍであり、その周速Ｖは、４．０ｍ／分であり、１サイクルは、（１／６０）秒である。
したがって、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３は、１分で約４．９回転することになるから、１秒で約２９．４゜回転することになる。
つまり、１回の通電（５サイクル）により、角度θ＝２．４５゜回転するから、２枚目のワークをシーム溶接する場合の溶接開始位置を、１枚目の溶接開始位置よりも送り方向に２．４５゜回転させた位置に設定する。これにより、１枚目に使用した通電箇所を２枚目に使用することがない。同様にして、図３（Ｃ）に示すように３枚目の溶接開始位置は、２枚目の溶接開始位置よりも送り方向へ２．４５゜回転させた位置となる。４枚目以降、溶接開始位置は、送り方向へ２．４５゜ずつずれて行く。
【００１７】
次に、シーム溶接装置１０がシーム溶接を行うためにＣＰＵ２１が実行する制御の流れについて、それを示す図４を参照して説明する。
まず、このシーム溶接装置１０を操作する者が、制御盤２０に設けられた操作パネル３５を操作し、これからシーム溶接を経て作成しようとする部品のＮｏ．をセットする。そして、ワーク１４およびワーク１５をセンタリングステージ４０上にて溶接しろを重ね合わせ、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３間に送り込む。
ＣＰＵ２１は、シーム溶接装置１０の運転スイッチがＯＮしたことを検出すると（ステップ（以下、Ｓと略す）１０：Ｙｅｓ）、制御回路２６へ下降指令を出して上ローラ電極１２を下降させ、ワーク１４およびワーク１５の溶接しろを上ローラ電極１２および下ローラ電極１３間で挾み込む（加圧する）（Ｓ１２）。続いて、ＣＰＵ２１は、メモリカード２４から上記セットされた部品Ｎｏ．に対応する溶接条件を読出し、その読出した通電パターンをＲＡＭ２３に一時的に記憶する（Ｓ１４）。溶接条件は、溶接電流値、上ローラ電極１２による加圧力、ワークの送り速度および通電パターンなどで構成されており、たとえば溶接電流値は１２，０００Ａであり、上ローラ電極１２による加圧力は５ｋＮであり、ワークの送り速度は４．０ｍ／ｓである。
【００１８】
続いて、ＣＰＵ２１は、制御回路２６へ回転指令を出して上ローラ電極１２および下ローラ電極１３を回転させ（Ｓ１６）、ロータリエンコーダ３２、３３（図２（Ａ））によるエンコードを開始する（Ｓ１８）。このエンコードされたエンコード値は、出力されるごとにＲＡＭ２３に蓄積され、インクリメントされて行く。そして、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に記憶された通電パターンに設定されている１回目の通電開始タイミングになると（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、駆動回路３０へ電圧印加指令を出して通電を開始し（Ｓ２２）、通電時間をカウントする通電タイマＴＡをスタートさせる（Ｓ２４）。続いて、ＣＰＵ２１は、通電タイマＴＡによるカウント値ＴＡが、ＲＡＭ２３に記憶されている通電パターンの１回目の通電時間Ｔ１、たとえば５サイクル（＝（５／６０）秒）になると（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、駆動回路３０へ電圧印加停止指令を出して通電を終了する（Ｓ２８）。
【００１９】
そして、ＣＰＵ２１は、休止時間をカウントする休止タイマＴＢをスタートし（Ｓ３０）、そのカウント値ＴＢが、ＲＡＭ２３に記憶されている通電パターンの１回目の休止時間Ｔ２、たとえば２７サイクル（＝（２７／６０）秒）になると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ２３に記憶されている通電パターンに次の通電を指示するデータが存在するか否かを判定する（Ｓ３４）。続いて、ＣＰＵ２１は、次の通電を指示するデータが存在する場合は（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、Ｓ２０へ進み、２回目の通電タイミングになるまで待機する。
以降、Ｓ３４においてデータが存在しないと判定するまでＳ２０〜Ｓ３４を繰り返し、ＲＡＭ２３に記憶されている通電パターンを実行する。そして、通電パターンの実行を終了し、Ｓ３４においてデータが存在しないと判定すると（Ｓ３４：Ｎｏ）、制御回路２６へ回転停止指令を出して上ローラ電極１２および下ローラ電極１３の回転を停止する（Ｓ３６）。
【００２０】
続いて、ＣＰＵ２１は、ロータリエンコーダ３２、３３によるエンコードを停止し（Ｓ３８）、制御回路２６へ上昇指令を出して上ローラ電極１２を上昇させ、ワーク１４およびワーク１５を開放する（Ｓ４０）。続いて、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に蓄積されているエンコード値に基づいて上ローラ電極１２および下ローラ電極１３の停止位置を演算し、その演算値に基づいて、２枚目のワークの溶接を開始する位置、つまり上記１枚目のワークの溶接開始位置よりも送り方向へ角度θ進んだ位置までの角度を演算し（Ｓ４２）、その角度に到達するまで上ローラ電極１２および下ローラ電極１３を回転させる（Ｓ４４）。
たとえば、角度θ＝２．４５゜であり、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３の停止位置が、Ｓ１６における回転開始位置から送り方向へ２７０゜回転した位置であったとすると、その停止位置から上ローラ電極１２および下ローラ電極１３を２７２．４５゜（＝２７０゜＋２．４５゜）回転させて停止させる。
これにより、２枚目のワークの溶接開始位置は、１枚目のワークの溶接開始位置よりも送り方向へ２．４５゜進んだ位置となるため、電極面上の通電箇所が重なることがない。
【００２１】
また、この発明の発明者は、従来のシーム溶接装置に設けられた上ローラ電極１２および下ローラ電極１３（以下、従来品と称する）の寿命と、この発明のシーム溶接装置１０に設けられた上ローラ電極１２および下ローラ電極１３（以下、発明品と称する）の寿命とを測定した。図７は、その測定結果を示すグラフである。図７より、発明品の寿命は、従来品の５．３倍であることが分かる。
【００２２】
以上のように、この実施形態のシーム溶接装置１０を使用すれば、シーム溶接を経て作成する部品ごとに設定した溶接条件をメモリカード２４に記憶させ、ＣＰＵ２１が、メモリカード２４に記憶された溶接条件に従ってシーム溶接を制御することができるため、シーム溶接後の加工に適した箇所にスポット溶接を行うことができる。
しかも、スポット溶接の開始位置を部品ごとにずらすことができるため、従来のように、電極表面上の通電箇所が重なってしまい、ローラ電極が偏摩耗することがないので、溶接品質の安定化を図ることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、１つの部品を溶接するごとにスポット溶接の開始位置をずらす構成を説明したが、所定個数ごとにスポット溶接の開始位置をずらすように構成することもできる。また、上記実施形態では、部品ごとの通電パターンをメモリカード２４に記憶する構成を説明したが、通電パターンをモニタ画面上に表示し、その画面上で設定するように構成することもできる。さらに、通電パターンおよびバーコードを対応付けて設定しておき、シーム溶接装置本体１１のワーク搬入側に設けられたバーコードリーダ（図示省略）によってワーク上のバーコードを読み取り、そのバーコードに対応する通電パターンを実行するように構成することもできる。
【００２４】
ところで、メモリカード２４が、この発明に係る記憶手段に対応し、ＣＰＵ２１が実行するＳ１４〜Ｓ４４が制御手段として機能する。また、ワーク１４およびワーク１５が、この発明に係る溶接対象物に対応する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るシーム溶接装置の主要構成を示す説明図である。
【図２】図２（Ａ）は、上ローラ電極および下ローラ電極の回転軸とロータリエンコーダとの関係を示す説明図であり、図２（Ｂ）は、図１に示すシーム溶接装置の電気的構成をブロックで示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）は、１枚目のワークの溶接を開始するときの電極表面位置を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、２枚目のワークの溶接を開始するときの電極表面位置を示す説明図であり、図３（Ｃ）は、３枚目のワークの溶接を開始するときの電極表面位置を示す説明図である。図３（Ｄ）は、上ローラ電極１２および下ローラ電極１３が１回（５サイクル）の通電により回転する角度を示す説明図であり、図３（Ｅ）は、図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）に対応する電極表面位置を示す説明図である。
【図４】シーム溶接装置１０がシーム溶接を行うためにＣＰＵ２１が実行する制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）は、ワーク１４およびワーク１５がシーム溶接された状態を示す説明図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すワーク１４およびワーク１５をプレス加工して作成された部品の溶着箇所を示す説明図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示す部品を作成するための通電パターンを示す説明図である。
【図６】図６（Ａ）は、通電パターンを模式的に示す説明図であり、図６（Ｂ）は、メモリカード２４の記憶内容を示す説明図であり、図６（Ｃ）は、通電パターンの一例を示す説明図である。
【図７】従来品および発明品の寿命の測定結果を示すグラフである。
【図８】図８（Ａ）は、従来のシーム溶接装置の主要構成を示す説明図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すシーム溶接装置の溶接ピッチを示す説明図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示すシーム溶接装置によりシーム溶接を行ったワークをプレス加工した状態を示す説明図であり、図８（Ｄ）は、図８（Ａ）に示すシーム溶接装置に設けられたローラ電極の通電箇所を示す説明図である。
【符号の説明】
１０    シーム溶接装置
１２    上ローラ電極
１３    下ローラ電極
１４、１５    ワーク
１６    ナゲット
２０    制御盤
２１    ＣＰＵ（制御手段）
２４    メモリカード（記憶手段）
３２、３３    ロータリエンコーダ
【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】
0003656460.tif 000007
【図７】
0003656460.tif 000008
【図８】
0003656460.tif 000009