(57)【要約】【課題】電極ローラと被溶接物との距離を把握して、良好な溶接精度を維持することが可能なシーム溶接方法を提供する。【解決手段】撮像工程では、電極ローラ１５，１６とワークＷとを撮像センサ４０で撮像する（ＳＴＥＰ１）。検出工程では、撮像センサ４０で撮像して得た画像データに基づいて、電極ローラ１５，１６とワークＷとの間の距離を求める（ＳＴＥＰ２）。補正工程では、求めた距離に基づいて、電極ローラ１６をワークＷに当接させるように移動させる（ＳＴＥＰ３）。その後，溶接工程で、シーム溶接を行う（ＳＴＥＰ５）。【選択図】図４
2014155950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状に形成された一対の電極ローラの間に複数の被溶接物を挟み込んだ状態で、前記電極ローラ間を通電させる溶接電流を供給することによってシーム溶接を行うシーム溶接方法であって、
前記一対の電極ローラと前記被溶接物との少なくとも一部を撮像センサで撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像して得た画像データに基づいて、前記一対の電極ローラと前記被溶接物との距離を求める検出工程と、
前記検出工程で求めた距離に基いて、前記一対の電極ローラの少なくも一方の電極ローラを前記被溶接物に対して移動させる補正工程とを備えることを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項２】
前記一対の電極ローラのうち第１の電極ローラが第２の電極ローラに対して移動可能に構成されており、
前記補正工程において、前記検出工程で求めた距離に基いて、前記第２の電極ローラの外周面に前記被溶接物が当接するように、前記一対の電極ローラを移動させることを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接方法。
【請求項３】
前記一対の電極ローラのうち第１の電極ローラ及び第２の電極ローラが共に他の電極ローラに対してそれぞれ移動可能に構成されており、
前記補正工程において、前記検出工程で求めた距離に基いて、前記第１の電極ローラの外周面と前記第２の電極ローラの外周面と前記被溶接物との隙間が同一になるように、前記一対の電極ローラをそれぞれ移動させることを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接方法。
【請求項４】
円板状に形成された一対の電極ローラの間に複数の被溶接物を挟み込んだ状態で、前記電極ローラ間を通電させることによってシーム溶接を行うシーム溶接装置であって、
前記一対の電極ローラと前記被溶接物との少なくとも一部を撮像する撮像センサと、
前記撮像センサで撮像して得た画像データに基づいて、前記一対の電極ローラと前記被溶接物との距離を求める検出手段と、
前記検出手段で求めた距離に基いて、前記一対の電極ローラの少なくも一方の電極ローラを前記被溶接物に対して移動させる補正手段とを備えることを特徴とするシーム溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーム溶接方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一対の電極ローラの間に被溶接物（ワーク）を挟み込み、加圧通電しながら電極ローラを回転させて被溶接物を連続的に溶接するシーム溶接が知られている。
【０００３】
電極ローラの外周面は被溶接物に加圧当接されて摩耗し、シーム溶接の実施回数が増えるほど、電極ローラの外径は小さくなる。さらに、電極ローラの外周面が摩耗すると凹凸（メクレ）が生じて溶接電流が不安定となり、被溶接物の溶接結果に悪影響を及ぼす。そのため、電極ローラの外周面を定期的に研磨（ドレッシング）する必要があり、これによっても、電極ローラの外径は小さくなる。
【０００４】
シーム溶接で良好な溶接精度を維持するためには、被溶接物を挟み込む電極ローラによって適切な押圧力を付与する必要があるので、電極ローラの外径を把握しておく必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、下部電極の外径を、下部電極を昇降させる昇降体に中央部を軸支したリンクの先端に設けた変位センサで計測する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５３５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、電極ローラの外径を得ただけでは電極ローラと被溶接物との距離を把握することができず、良好な溶接精度を維持することができないおそれがある。
【０００８】
例えば、電極ローラを移動させる機構、又は電極ローラを備えたシーム溶接装置を移動させるロボットに不可避的に内在する誤差の積み重ねによって、電極ローラと被溶接物との距離の把握に大きな誤差が生じることがある。この場合、被溶接物に付与する押圧力が不適切となるなど、溶接精度が悪化するおそれがある。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、電極ローラと被溶接物との距離を把握して、良好な溶接精度を維持することが可能なシーム溶接方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のシーム溶接方法は、円板状に形成された一対の電極ローラの間に複数の被溶接物を挟み込んだ状態で、前記電極ローラ間を通電させる溶接電流を供給することによってシーム溶接を行うシーム溶接方法であって、前記一対の電極ローラと前記被溶接物との少なくとも一部を撮像センサで撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像して得た画像データに基づいて、前記一対の電極ローラと前記被溶接物との距離を求める検出工程と、前記検出工程で求めた距離に基づいて、前記一対の電極ローラの少なくも一方の電極ローラを前記被溶接物に対して移動させる補正工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明のシーム溶接方法によれば、撮像センサで撮像して得た画像データから一対の電極ローラと被溶接物との距離を求め、この距離に基いて、一対の電極ローラの少なくも一方の電極ローラを被溶接物に対して移動して補正する。これにより、電極ローラと被溶接物との間の距離が予め設定された距離と相違していても、相違を補正により解消することが可能となる。よって、被溶接物に付与する押圧力が適切になることなどによって、良好な溶接精度を維持することができる。
【００１２】
本発明のシーム溶接方法において、前記一対の電極ローラのうち第１の電極ローラが第２の電極ローラに対して移動可能に構成されている場合、前記補正工程において、前記検出工程で求めた距離に基いて、前記第２の電極ローラの外周面に前記被溶接物が当接するように、前記一対の電極ローラを移動させることが好ましい。
【００１３】
この場合、第１の電極ローラを予め設定された距離を移動させることによって、予め設定された適切な押圧力を被溶接物に付与することが可能となる。
【００１４】
また、本発明のシーム溶接方法において、前記一対の電極ローラのうち第１の電極ローラ及び第２の電極ローラが共に他の電極ローラに対してそれぞれ移動可能に構成されている場合、前記補正工程において、前記検出工程で求めた距離に基いて、前記第１の電極ローラの外周面と前記第２の電極ローラの外周面と前記被溶接物との隙間が同一になるように、前記一対の電極ローラをそれぞれ移動させることが好ましい。
【００１５】
この場合、予め設定された距離だけ第１及び第２の電極ローラをそれぞれ移動させることによって、予め設定された適切な押圧力を被溶接物に付与することが可能となる。
【００１６】
本発明のシーム溶接装置は、円板状に形成された一対の電極ローラの間に複数の被溶接物を挟み込んだ状態で、前記電極ローラ間を通電させることによってシーム溶接を行うシーム溶接装置であって、前記一対の電極ローラと前記被溶接物との少なくとも一部を撮像する撮像センサと、前記撮像センサで撮像して得た画像データに基づいて、前記一対の電極ローラと前記被溶接物との距離を求める検出手段と、前記検出手段で求めた距離に基づいて、前記一対の電極ローラの少なくも一方の電極ローラを前記被溶接物に対して移動させる補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のシーム溶接装置によれば、撮像センサで撮像して得た画像データから一対の電極ローラと被溶接物との距離を求め、この距離に基づいて、補正手段は一対の電極ローラの少なくも一方の電極ローラを被溶接物に対して移動させる。これにより、電極ローラと被溶接物との間の距離が予め設定された距離と相違していても、相違を補正により解消することが可能となる。よって、被溶接物に付与する押圧力が適切になることなどによって、良好な溶接精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るシーム溶接装置を備えたシーム溶接システムの全体構成を示す概略図。
【図２】シーム溶接システムの全体構成を示すブロック図。
【図３】撮像センサで撮像した画像を説明する図。
【図４】本発明の実施形態に係るシーム溶接方法を説明するフローチャート。
【図５】電極ローラとワークとの位置関係の補正を説明する図であり、（ａ）は下部電極をワークに当接させる場合、（ｂ）は両電極ローラとワークとのそれぞれの隙間を同一にする場合をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係るシーム溶接装置１０を備えたシーム溶接システム１００について図面を参照して説明する。シーム溶接システム１００は、シーム溶接装置１０によって金属薄板からなる複数の被溶接物（ワーク）Ｗを接合して、自動車の窓枠や燃料タンクなどを製造する際に用いられる。
【００２０】
図１に示すように、ワークＷは、図示しないワーク固定台によって予め定められた位置に固定され、ロボット２０により予め定められた軌跡に沿って移動されるシーム溶接装置１０によって、シーム溶接される。図２を参照して、シーム溶接システム１００は、シーム溶接装置１０及びロボット２０を制御し、本発明の制御手段に相当する制御装置３０を備えている。
【００２１】
ロボット２０は、複数のアームが関節で連結された、６軸ロボットなどの多関節型ロボットであり、ベース２１に固定されている。ロボット２０は、図示しないが、各関節には、サーボモータなどの駆動手段と、サーボモータの軸角度を検出するエンコーダなどの検出手段が備えられ、制御装置３０によってフィードバック制御可能に構成されている。
【００２２】
ロボット２０の先端に位置するアームの先端部には、イコライズ機構２２が設けられている。シーム溶接装置１０は、イコライズ機構２２によって、ロボット２０のアームの先端部に弾性的に支持されている。これにより、溶接対象部位に微小な変動があっても、その変動にシーム溶接装置１０を追従させることができる。
【００２３】
シーム溶接装置１０は、イコライズ機構２２を介してロボット２０に取り付けられる基台１１を備えている。基台１１には、上下方向に沿って延びるガイドレール１２が設けられており、ガイドレール１２には、当該ガイドレール１２に沿って駆動手段１３によって上下方向に移動可能な可動台１４が設けられている。ここでは、駆動手段１３は、エアシリンダ１３であり、エアシリンダ１３のピストンロッド１３ａの先端部に可動台１４が連結されている。なお、駆動手段は、油圧シリンダ、ボールねじ機構を備えた回転モータ、リニアモータなどであってもよい。
【００２４】
可動台１４には上部電極１５が軸支され、基台１１には下部電極１６が軸支されている。これにより、下部電極１６は所定の高さ位置に設けられ、上部電極１５は下部電極１６に対して上下動可能に配置されている。なお、上部電極１５及び下部電極１６は、円板状の電極であり、合せて電極ローラ１５，１６ともいう。
【００２５】
電極ローラ１５，１６には、それぞれ当該電極ローラ１５，１６を予め設定された回転方向に設定された回転速度で回転駆動させるための回転駆動手段１７，１８が接続されている。ここでは、回転駆動手段１７，１８は、サーボモータであるが、パルスモータ、ロータリエンコーダを備えた通常のモータであってもよい。
【００２６】
さらに、上部電極１５には、溶接に必要な電流（溶接電流）を供給し、本発明の溶接電流供給手段に相当するする溶接電源１９に接続されている。ここでは、溶接電源１９は、直流のパルス電流を供給するものであるが、交流電流を供給するものであってもよい。
【００２７】
このように、エアシリンダ１３のピストンロッド１３ａを伸長させて上部電極１５を下降させて、両電極１５，１６間にワークＷを挟み込んだ状態で、溶接電源１９から上部電極１５に溶接電流を供給する。これにより、上部電極１５から、両電極ローラ１５，１６間に挟み込んだワークＷを介して、下部電極１６（アース電極）へ溶接電流が流れ、シーム溶接を行うことができる。
【００２８】
エアシリンダ１３は、上述したように、上部電極１５を下部電極１６に向けて加圧して、両電極ローラ１５，１６の間に挟まれたワークＷを加圧する加圧手段として機能する。
【００２９】
そして、シーム溶接装置１０の基台１１には、ラインセンサなどの撮像センサ４０が固定されている。この撮像センサ４０は、電極ローラ１５，１６がワークＷから脱輪を防止するために、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係を検出するために設けられている。
【００３０】
具体的には、図３に示すように、撮像センサ４０が撮像して得た画像データ、特に電極ローラ１５，１６とワークＷとの隅部を含む部分を撮像して得た画像データに基づく画像から、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係を検出して、電極ローラ１５，１６とワークＷとの間の距離を求める。
【００３１】
そして、求めた距離と予め設定された距離とが相違する場合には、この相違を解消するようにロボット２０を動作させる。
【００３２】
図２に示すように、制御装置３０は、図示しないＣＰＵ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリ３１に保持された制御プログラム又は処理プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、エアシリンダ１３を制御するシリンダ制御部３２、回転駆動手段１７，１８を制御する回転駆動制御部３３、溶接電源１９を制御する電源制御部３４、撮像センサ４０から画像信号が入力され画像処理を行う画像処理部３５、及びロボット２０を制御するロボット制御部３６として機能し、シーム溶接装置１０及びロボット２０の作動を制御する。
【００３３】
メモリ３１には、ロボット２０のティーチングデータが記憶されていると共に、溶接条件に応じた、エアシリンダ１３のピストンロッド１３ａの移動量、回転駆動手段１７，１８の回転速度、溶接電源１９から供給する溶接電流の値などの溶接制御データが記憶されている。また、メモリ３１には、電極ローラ１５，１６とワークＷとの間の距離に応じた、ロボット２０の補正データも記憶されている。
【００３４】
ＣＰＵが画像処理プログラムを実行することにより、制御装置３０は撮像センサ４０が撮像して得た画像データから電極ローラ１５，１６とワークＷとの間のそれぞれの距離を求める検出手段として機能する。また、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、制御装置３０は求めた距離に基いて、電極ローラ１５，１６を含むシーム溶接装置１０全体をロボット２０で移動させる補正手段としても機能する。
【００３５】
制御装置３０は、溶接条件に応じてメモリ３１に記憶された溶接制御データを読み出して作成した制御信号を、エアシリンダ１３、回転駆動手段１７，１８、溶接電源１９及びロボット２０にそれぞれ送信する。
【００３６】
ここで、電極ローラ１５，１６は、シーム溶接を行うことによって徐々に消耗し、さらにドレッシングによって整形される。そのため、電極ローラ１５，１６の径は減少する。また、電極ローラ１５を移動させるエアシリンダ１３、又はシーム溶接装置１０を移動させるロボット２０の移動には、不可避的に誤差が生じる。この誤差の蓄積などによって、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係が予め設定されたものと相違する。そのため、ワークＷに付与させる押圧力が不適切となり、溶接精度が悪化するおそれがある。
【００３７】
そこで、撮像センサ４０が撮像して得た画像データから、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係を検出して、この検出結果と予め設定された位置関係とを比較して、その差異を解消するように、ロボット２０などを移動制御させる。
【００３８】
次に、上述したシーム溶接システム１００を用いた、本発明の実施形態に係るシーム溶接方法について図面を参照して説明する。
【００３９】
図４のフローチャートに示すように、まず、撮像センサ４０で、少なくとも電極ローラ１５，１６とワークＷとのそれぞれの端部が含まれる部分を撮像する撮像工程を行う（ＳＴＥＰ１）。
【００４０】
そして、撮像工程で撮像して得た画像データから、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係を検出する検出工程を行う（ＳＴＥＰ２）。この検出工程では、撮像工程で撮像して得た画像データに基づいて、電極ローラ１５，１６とワークＷとの間の距離をそれぞれ求める。
【００４１】
次に、検出工程で求めた距離に基いて、電極ローラ１５，１６を含むシーム溶接装置１０全体をワークＷに対してロボット２０によって移動させる補正工程を行う（ＳＴＥＰ３）。
【００４２】
この補正工程では、例えば、シーム溶接の開始直前に、撮像センサ４０が撮像して得た画像データから下部電極１６とワークＷとの間に隙間が生じていることを検出工程で検出した場合、図５（ａ）に示すように、下部電極１６がワークＷと当接するように、ロボット２０の移動制御を行う。これにより、次のＳＴＥＰ４において、エアシリンダ１３のピストンロッド１３ａを予め設定されたストローク量だけ伸長させて上部電極１５を下降させることによって、予め設定された適切な押圧力をワークＷに付与することが可能となる。
【００４３】
次に、エアシリンダ１３のピストンロッド１３ａを予め設定されたストローク量だけ伸長させ、上部電極１５を下降させて、電極ローラ１５，１６間に適切な押圧力でワークＷを挟み込む工程を行う（ＳＴＥＰ４）。その後、ワークＷに対してシーム溶接する溶接工程を行う（ＳＴＥＰ５）。
【００４４】
以上のように、本実施形態では、撮像センサ４０で撮像して得た画像データに基づいて、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係を検出して（ＳＴＥＰ２）、検出した位置関係に基づいて、電極ローラ１５，１６をワークＷに対して移動させて位置関係を補正している（ＳＴＥＰ３）。
【００４５】
これにより、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係が予め設定されたものと相違していても、相違を解消して位置関係が予め設定されたものとなるように補正することが可能となる。そのため、ワークＷに付与させる押圧力が適切なものとなる（ＳＴＥＰ４）ことなどによって、良好な溶接精度を維持することが可能となる。
【００４６】
また、撮像センサ４０は、基台１１に固定されているので、下部電極１６に対する位置関係が一定である。よって、撮像センサ４０で撮像して得た画像データに基づき、電極ローラ１５，１６とワークＷとの位置関係を安定して検出することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上部電極１５が上下動可能で下部電極１６が固定された場合について説明した。しかし、これに限定されず、上部電極１５が固定され下部電極１６が上下動可能であっても、上部電極１５及び下部電極１６が共に上下動可能であってもよい。
【００４８】
そして、上部電極１５と同様に下部電極１６もエアシリンダによって上下動可能となっている装置においては、シーム溶接の開始直前に、撮像センサ４０が撮像して得た画像データから上部電極１５及び下部電極１６とワークＷとの間の隙間が相違していることを検出工程で検出した場合、図５（ｂ）に示すように、隙間αが同じになるように、ロボット２０の移動制御を行えばよい。これにより、予め設定された同じストローク量だけ上部電極１５を下降させ且つ下部電極１６を上昇させることによって、予め設定された適切な押圧力をワークＷに付与することが可能となる。
【００４９】
また、例えば、シーム溶接の開始直前に、撮像センサ４０が撮像して得た画像データから上部電極１５又は下部電極１６とワークＷとが平行に位置していないことを検出工程で検出した場合、これらが平行になるように、ロボット２０の移動制御を行えばよい。これにより、予め設定された適切な傾きのない押圧力をワークＷに付与することが可能となる。
【００５０】
さらに、上部電極１５と下部電極１６とが垂直に配置させる場合について説明した。しかし、これに限定されず、上部電極１５と下部電極１６とを水平に又は傾斜させて配置させてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…シーム溶接装置、  １１…基台、  １２…ガイドレール、  １３…駆動手段、エアシリンダ、  １３ａ…ピストンロッド、  １４…可動台、  １５…上部電極（第１の電極ローラ）、  １６…下部電極（第２の電極ローラ）、  １７，１８…回転駆動手段、  １９…溶接電源、  ２０…ロボット、  ２１…ベース、  ２２…イコライズ機構、  ３０…制御装置（制御手段、検出手段、補正手段）、  ３１…メモリ、  ３２…シリンダ制御部、  ３３…回転駆動制御部、  ３４…電源制御部、  ３５…画像処理部、  ３６…ロボット制御部、  ４０…撮像センサ、  １００…シーム溶接システム、  Ｗ…被溶接物。
【図１】
2014155950.tif 000003
【図２】
2014155950.tif 000004
【図３】
2014155950.tif 000005
【図４】
2014155950.tif 000006
【図５】
2014155950.tif 000007