(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられており、溶接対象のワークを挟み込む一対の電極輪と、前記一対の電極輪を回転させるモータと、を備え、前記一対の電極輪に通電した状態で前記ロボットアーム及び前記モータを駆動することによって前記ワークを溶接するシーム溶接システムであって、
前記電極輪に作用するトルクを検出するトルクセンサと、
前記ロボットアーム及び前記モータの駆動を制御することによって、前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置には、無通電状態の前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させたときに前記トルクセンサによって検出された無通電時トルクが当該無通電時トルクの検出時刻である加工時間と関連付けて予め記憶されており、
前記制御装置は、通電状態の前記一対の電極輪を無通電状態のときと同一軌道及び同一速度で前記ワーク上で走行させたときに前記トルクセンサによって検出された通電時トルクと前記無通電時トルクとに基づいて、前記通電時トルクを同一加工時間における前記無通電時トルクに近づけるように前記モータの駆動を制御する
ことを特徴とするシーム溶接システム。
【請求項２】
ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられており、溶接対象のワークを挟み込む一対の電極輪と、前記一対の電極輪を回転させるモータと、前記電極輪に作用するトルクを検出するトルクセンサと、前記ロボットアーム及び前記モータの駆動を制御することによって、前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させる制御装置と、を備えるシーム溶接システムにおいて、前記一対の電極輪に通電した状態で前記制御装置が前記ロボットアーム及び前記モータを駆動することによって前記ワークを溶接するシーム溶接方法であって、
前記制御装置が、無通電状態の前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させ、前記トルクセンサによって検出された無通電時トルクを当該無通電時トルクの検出時刻である加工時間と関連付けて記憶するステップと、
前記制御装置が、通電状態の前記一対の電極輪を無通電状態のときと同一軌道及び同一速度で前記ワーク上で走行させ、前記トルクセンサによって検出された通電時トルクと前記無通電時トルクとに基づいて、前記通電時トルクを同一加工時間における前記無通電時トルクに近づけるように前記モータの駆動を制御する
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、ワークを挟み込んだ一対の電極輪に通電して溶接するシーム溶接システム及びシーム溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シーム溶接に関して、ロボットによって把持されたワークを通電状態の一対の電極ローラ間にロボットの動作によって送り込んで溶接するシーム溶接装置が知られている（特許文献１参照）。かかるシーム溶接装置は、一対の電極ローラに補助トルクを与えるものであり、無通電状態における溶接速度とローラに作用するトルク値とを予め測定しておいて、通電状態における溶接速度を測定して各値に基づいて補助トルクを調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８８５８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかるシーム溶接装置は、ワークを移動させるので大型のワークには不向きであるという問題を有している。また、溶接速度とトルク値との両方を用いて制御を行うので、センサ数が多く制御が複雑であるという問題も有している。
【０００５】
そこで、本発明は、大型のワークを簡易な手法で好適に溶接することが可能なシーム溶接システム及びシーム溶接方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明のシーム溶接システムは、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられており、溶接対象のワークを挟み込む一対の電極輪と、前記一対の電極輪を回転させるモータと、を備え、前記一対の電極輪に通電した状態で前記ロボットアーム及び前記モータを駆動することによって前記ワークを溶接するシーム溶接システムであって、前記電極輪に作用するトルクを検出するトルクセンサと、前記ロボットアーム及び前記モータの駆動を制御することによって、前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させる制御装置と、を備え、前記制御装置には、無通電状態の前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させたときに前記トルクセンサによって検出された無通電時トルクが当該無通電時トルクの検出時刻である加工時間と関連付けて予め記憶されており、前記制御装置は、通電状態の前記一対の電極輪を無通電状態のときと同一軌道及び同一速度で前記ワーク上で走行させたときに前記トルクセンサによって検出された通電時トルクと前記無通電時トルクとに基づいて、前記通電時トルクを同一加工時間における前記無通電時トルクに近づけるように前記モータの駆動を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のシーム溶接方法は、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に設けられており、溶接対象のワークを挟み込む一対の電極輪と、前記一対の電極輪を回転させるモータと、前記電極輪に作用するトルクを検出するトルクセンサと、前記ロボットアーム及び前記モータの駆動を制御することによって、前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させる制御装置と、を備えるシーム溶接システムにおいて、前記一対の電極輪に通電した状態で前記制御装置が前記ロボットアーム及び前記モータを駆動することによって前記ワークを溶接するシーム溶接方法であって、前記制御装置が、無通電状態の前記一対の電極輪を前記ワーク上で走行させ、前記トルクセンサによって検出された無通電時トルクを当該無通電時トルクの検出時刻である加工時間と関連付けて記憶するステップと、前記制御装置が、通電状態の前記一対の電極輪を無通電状態のときと同一軌道及び同一速度で前記ワーク上で走行させ、前記トルクセンサによって検出された通電時トルクと前記無通電時トルクとに基づいて、前記通電時トルクを同一加工時間における前記無通電時トルクに近づけるように前記モータの駆動を制御することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によると、ワークではなく一対の電極輪をロボットアームで移動させるので、ワークをロボットアームで移動させる必要がなく、大型のワークであっても容易に溶接を行うことができる。また、電極輪の回転速度をトルクセンサの検出値のみによって調整するので、簡易な手法で好適に溶接を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大型のワークを簡易な手法で好適に溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るシーム溶接システムを示す模式図である。
【図２】（ａ）は無通電状態における電極輪及びワークを示す模式図であり、（ｂ）は無通電時トルクの経時変化を示すグラフである。
【図３】（ａ）は通電状態（補正前）における電極輪及びワークを示す模式図であり、（ｂ）は通電時トルク（補正前）の経時変化を示すグラフである。
【図４】（ａ）は通電状態（補正後）における電極輪及びワークを示す模式図であり、（ｂ）は通電時トルク（補正後）の経時変化を示すグラフである。
【図５】シーム溶接時の位置ずれ量の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るシーム溶接システム１は、ジグＪに固定された一対のワークＷ，Ｗを溶接するためのシステムであって、ロボットアーム１０と、一対の電極輪２０，２０と、一対のモータ３０，３０と、一対のトルクセンサ４０と、制御装置５０と、を備える。
【００１３】
ロボットアーム１０は、複数の関節部を備えており、その先端に設けられた一対の電極輪２０，２０を３次元的に移動させることができるように構成されている。また、ロボットアーム１０は、一対の電極輪２０，２０を近づけたり離間させたりできるように構成されている。
【００１４】
一対の電極輪２０，２０は、ロボットアーム１０の先端に設けられており、互いに重ね合わされた一対のワークＷ，Ｗを挟み込む。なお、図１において、一対のワークＷ，Ｗは離間しているように図示されているが、これは図の分かりやすさを優先したためであり、実際には、一対のワークＷ，Ｗは、それぞれの溶接部位同士が当接した状態でジグＪに固定されている。
【００１５】
一対のモータ３０，３０は、図示しない減速機等を介して、対応する電極輪２０に回転力を付与する。
【００１６】
一対のトルクセンサ４０は、対応する電極輪２０に作用する負荷トルク（ここでは、電極輪２０に接続されたモータ３０のモータトルク）を検出し、制御装置５０へ出力する。
【００１７】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、入出力回路等から構成されており、機能部として、ロボットアーム制御部５１と、電極輪速度制御部５２と、トルク管理部５３と、通電制御部５４と、記憶部５５と、を備える。
【００１８】
ロボットアーム制御部５１は、記憶部５５に予め記憶されたプログラムに基づいてロボットアーム１０の駆動を制御し、一対の電極輪２０，２０を一対のワークＷ，Ｗ上で移動させる。
【００１９】
電極輪速度制御部５２は、一対の電極輪２０，２０の移動時に、記憶部５５に予め記憶されたプログラムに基づいて一対のモータ３０，３０の駆動を制御し、ロボットアーム１０が進行する速度と同じ速度で一対の電極輪２０，２０が一対のワークＷ，Ｗ上を進行するように、一対のワークＷ，Ｗを回転させる。このように、ロボットアーム１０及び一対のモータ３０，３０が駆動することによって、一対の電極輪２０，２０が一対のワークＷ，Ｗを挟み込んだ状態で一対のワークＷ，Ｗの外表面上を走行する。
【００２０】
トルク管理部５３は、無通電状態で一対のワークＷ，Ｗを走行させたときにトルクセンサ４０によって検出された無通電時トルクを取得し、加工時間と関連付けて記憶部５５に記憶させる。
【００２１】
通電制御部５４は、図示しない電源を用いて一対の電極輪２０，２０に通電し、一対の電極輪２０，２０を加熱させる。
【００２２】
記憶部５５には、ロボットアーム制御部５１がロボットアーム１０の駆動を制御するとともに電動輪速度制御部５２が一対のモータ３０，３０の駆動を制御するためのプログラムが予め記憶されている。また、記憶部５５には、トルク管理部５３によって、無通電時トルクが加工時間と関連付けて記憶される。
【００２３】
＜動作例＞
続いて、本発明の実施形態に係るシーム溶接システム１の動作例について説明する。なお、以下の図２（ａ）図３（ａ）図４（ａ）において、一方の電極輪２０を主に図示しており、他方の電極輪２０を省略している。
【００２４】
まず、通電制御部５４が電極輪２０への通電をＯＦＦにした無通電状態において、ロボットアーム制御部５１がロボットアーム１０の駆動を制御することによって、一対の電極輪２０，２０を一対のワークＷ，Ｗ上で移動させるとともに、電極輪速度制御部５２が、一対のモータ３０，３０の駆動を制御することによって、一対の電極輪２０，２０を回転させることによって、一対の電極輪２０，２０を走行させる。
【００２５】
このとき、図２（ａ）に示すように、電極輪２０の回転速度をω１、電極輪２０の半径をｒとすると、Δｔの間に電極輪２０が回転によって進行する距離Ｄ１１は、
Ｄ１１＝２πｒω１Δｔ
となる。
また、ロボットアーム１０による電極輪２０の進行速度をＶとすると、Δｔの間に電極輪２０がロボットアーム１０によって進行する距離Ｄ２１は、
Ｄ２１＝ＶΔｔ
となる。
そして、回転速度ω１及び進行速度Ｖは、前記した距離Ｄ１１，Ｄ２１が
Ｄ１１＝Ｄ２１
を満たすように設定されている。
【００２６】
トルク管理部５３は、前記したように無通電状態で一対の電極輪２０，２０を一対のワークＷ，Ｗ上で走行させたときに一対のトルクセンサ４０，４０によって検出された負荷トルクすなわち無通電時トルク（ここでは、トルクセンサ４０から出力された電流値）を取得し、検出された時刻（加工時間）と関連付けて記憶部５５に記憶させる。なお、無通電時トルクの経時変化の一例を図２（ｂ）に示す。
【００２７】
続いて、通電制御部５４が電極輪２０への通電をＯＮにした通電状態において、ロボットアーム制御部５１がロボットアーム１０の駆動を制御することによって、一対の電極輪２０，２０を一対のワークＷ，Ｗ上で無通電状態のときと同一軌道及び同一速度で移動させるとともに、電極輪速度制御部５２が、一対のモータ３０，３０の駆動を制御することによって、一対の電極輪２０，２０を回転させることによって、一対の電極輪２０，２０を走行させる。
【００２８】
このとき、一対のワークＷ，Ｗを挟み込む一対の電極輪２０，２０間に電流が流れて一対の電極輪２０，２０が加熱され、図３（ａ）に示すように、ワークＷが加熱によって溶けるため、ワークＷの表面における摩擦抵抗が低減し、電極輪２０にすべりが発生する。そのため、回転速度ω１で回転する電極輪２０が回転によって進行する距離Ｄ１２は、無通電時の距離Ｄ１１よりも小さくなり、電極輪２０は、距離Ｄ１３（＝Ｄ２１−Ｄ１２）だけすべりながらロボットアーム１０に引っ張られて進行することとなる。したがって、無通電状態と同じ回転速度ω１で電極輪２０を回転させた場合には、溶接が好適に行われないおそれがある。この場合の負荷トルク（通電時トルク（補正前））は、図３（ｂ）に示すように、無通電時トルクと比べて低下傾向を示す。
【００２９】
これに対し、シーム溶接システム１の電極輪速度制御部５２は、一対のトルクセンサ４０，４０によって検出された負荷トルク（通電時トルク）を用いてフィードバック制御することによって、一対の電極輪２０，２０の回転速度をそれぞれ補正し、一対の電極輪２０，２０に発生するすべりを抑制する。
すなわち、電極輪速度制御部５２は、一対のトルクセンサ４０，４０によって検出された通電時トルクを取得するとともに、当該通電時トルクと同一加工時間における無通電時トルクを記憶部５５から読み出し、図４（ａ）に示すように、通電時トルクが無通電時トルクよりも大きいほど電極輪２０の補正後の回転速度ω２が小さくなるように、そして、通電時トルクが無通電時トルクよりも小さいほど電極輪２０の補正後の回転速度ω２が大きくなるように、すなわち、通電時トルクを無通電時トルクに近づけるように一対のモータ３０，３０の駆動をそれぞれ制御する。
このようにすることで、Δｔの間に電極輪２０が回転によって進行する距離Ｄ１４（＝２πｒω２Δｔ）は、
Ｄ１４≒Ｄ２１
を満たすようになり、電極輪２０のすべりが抑制され、溶接が好適に行われるようになる。この場合の負荷トルク（通電時トルク（補正後））は、図４（ｂ）に示すように、補正前の通電時トルク（図３（ｂ）参照）よりも無通電時トルクに近づき、無通電時トルクと略等しい値となる。
【００３０】
ここで、一対の電動輪２０，２０を図１の紙面に直交する方向に走行させて溶接を行った場合に、ロボットアーム１０に取り付けられた距離センサ６０によって検出したロボットアーム１０からジグＪ側の基準面までの距離の経時変化の例を図５に示す。図５において、縦軸はロボットアーム１０から基準面までの距離の、一対の電動輪２０，２０の走行に伴うずれ（位置ずれ量）を表す。図５に示すように、トルクセンサ４０によって検出された負荷トルク（通電時トルク）を用いて電極輪速度を補正した場合には、補正しなかった場合と比べて、位置ずれ量を小さく抑え、溶接の軌道精度を向上することができる。
【００３１】
本発明の実施形態に係るシーム溶接システム１は、一対のワークＷ，Ｗではなく一対の電極輪２０，２０をロボットアーム１０で移動させるので、一対のワークＷ，Ｗをロボットアーム１０で移動させる必要がなく、大型のワークであっても容易に溶接を行うことができる。
また、本発明の実施形態に係るシーム溶接システム１は、電極輪２０の回転速度をトルクセンサ４０の検出値のみによって調整するので、簡易な手法で好適に溶接を行うことができ、さらには溶接の軌道精度を向上することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１      シーム溶接システム
１０    ロボットアーム
２０    電極輪
３０    モータ
４０    トルクセンサ
５０    制御装置
Ｗ      ワーク
【図１】
0005787681.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005787681.tif 000004
【図４】
0005787681.tif 000005
【図５】
0005787681.tif 000006