(57)【要約】【課題】溶接品質を安定化させることができ、かつ電極状態の維持が容易なスポット溶接機を提供する。【解決手段】溶接ガン１を取付けたロボット３と、溶接ガン１の溶接電極を研磨する電極研磨装置５とを設置し、ロボット３で溶接ガン１を打点位置に順次移送して第二ワークＷ２を第一ワークＷ１にスポット溶接を行う。電極の劣化時には、ロボット３で溶接ガン１を電極研磨装置に移送し、溶接電極を研磨してその機能回復を図る。【選択図】　　　図１
2004050233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ワークに第二ワークをスポット溶接するための装置であって、
溶接ガンを取付けたロボットと、
溶接ガンの溶接電極を研磨する電極研磨装置とを備え、
ロボットで溶接ガンを打点位置および電極研磨装置の双方に移送可能としたことを特徴とするスポット溶接機。
【請求項２】
第一ワークおよび第二ワークのうち、少なくとも何れか一方が鉛フリーめっき鋼板で形成されている請求項１記載のスポット溶接機
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポット溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の構成部品の一つである燃料タンク（フューエルタンク）は、タンクアッパとタンクロアをシーム溶接することことにより形成される。このシーム溶接に先立ち、タンクアッパおよびタンクロアにはそれぞれ付属部品がスポット溶接によって取付けられる。この付属部品として、タンクアッパではバッフル、ハーネス取付け用のクランプ類等が、タンクロアではサブタンク等が挙げられる。
【０００３】
これら付属部品を取付けるためのスポット溶接に際しては、一つの溶接ヘッドに複数の電極を取付けて一度に数点を溶接できるようにしたマルチスポット溶接機が多用されている。図３は、一例として、治具ベース２１に４つの固定側電極２３を取付けると共に、これと対向させて、先端に可動側電極２５を有する４つのスタッドガン２７を配置したマルチスポット溶接機を例示している。両電極２３，２５間にワークＷ（例えばタンクロア）を位置決め支持し、このワークＷ上に図示しない付属部品（例えばサブタンク）を配置した上で、両者の重なり合った部分に加圧シリンダ２９で加圧力を付与しながら電極２３，２５間で通電させることにより、溶接が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチスポット溶接機を使用する場合、以下の問題点が指摘されている。
【０００５】
▲１▼溶接品質が低下する場合がある：
マルチスポット溶接機では、スタッドガンの姿勢が固定されている。そのため、溶接部位によっては（例えば鋼板が傾斜している場合は）、鋼板に対してスタッドガンを面直に当てることができず、規定の溶接品質が満たされないおそれがある。
【０００６】
▲２▼電極状態の維持が困難である：
スポット溶接機では、使用に伴って電極の摩耗や不純物の付着が生じるため、定期的に電極を研磨あるいは交換する必要がある。しかしながらマルチスポット溶接機では、設備の特性上、これらの作業は作業者の手作業で行わざるを得ない。そのため、これらの作業に多くの労力を割く必要があり、作業能率が低下する他、研磨品質の不安定化や研磨・交換忘れを招く場合もある。
【０００７】
ところで、従来では、タンクロアおよびタンクアッパの素材として、鉛めっき鋼板、あるいは鉛・錫めっき鋼板等が用いられていたが、近年では鉛を使用しない鉛フリーめっき、例えば錫・亜鉛めっきやアルミめっき等の代替めっきを施した鋼板の使用が検討されるようになっている。
【０００８】
しかし、これら鉛フリーめっき鋼板をスポット溶接する際には、従来の鉛めっき鋼板に比べ、加圧力を大幅に上げる必要があり、また、通電時間や電流値、さらには電流波形にもよりシビアな制御を要することが判明している。また、電極の消耗度合いが鉛めっき鋼板に比べて極端に大きい（例えば電極の研磨頻度は、鉛めっき鋼板で１０００打点に一回程度であるのに対し、鉛フリーめっき鋼板では溶接条件によっては１８０打点に一回程度まで低下する）。そのため、マルチスポット溶接機のままでは、上記▲１▼および▲２▼の問題点がより顕在化し、鉛フリーめっき鋼板への代替が難しくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、溶接品質を安定化させることができ、かつ電極状態の維持が容易なスポット溶接機、特に上記鉛フリーめっき鋼板のスポット溶接に好適な装置の提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第一ワークに第二ワークをスポット溶接するための装置であって、溶接ガンを取付けたロボットと、溶接ガンの溶接電極を研磨する電極研磨装置とを備え、ロボットで溶接ガンを打点位置および電極研磨装置の双方に移送可能としたものである。
【００１１】
打点位置に溶接ガンが移送されると、二つの電極間に第一ワーク（例えばタンクロアやタンクアッパ）および付属品としての第二ワーク（バッフル、クランプ類、サブタンク等）が挟み込まれ、さらに加圧シリンダによる加圧下で電極間に通電することによってスポット溶接が行われる。ロボットで溶接ガンを各打点位置に順次移送して同様の手順を繰り返すことにより、第一ワークに第二ワークが取付けられる。この時、打点数が多く、一台のロボットでは対応しきれない場合は、複数台のロボットを設置し、各ロボットで各打点位置を分担させることもできる。
【００１２】
このように溶接ガンをロボットに取付けることにより、溶接ガンの姿勢が自由に変更可能となるため、鋼板が傾斜している場合も鋼板に対して面直に溶接ガンを押し当てることができる。また、各打点毎に加圧力、溶接電流値、通電時間、あるいは電流波形を任意に変更することができる。従って、各打点毎にその性状に合った最適な溶接条件を実現することができ、これによりワーク全体の溶接品質が高められる。
【００１３】
電極が劣化した場合は、これを何らかの手段で検知してロボットに研磨命令を与え、ロボットで溶接ガンを電極研磨装置に移送することにより、電極を研磨して電極機能を回復させることができる。これにより、電極研磨作業の自動化が達成されるので、電極研磨に伴う生産能率の低下を最低限度に抑えることができ、併せて従来のマルチスポット溶接機での電極研磨で問題となる電極の研磨忘れや研磨品質の不安定化の問題を回避することができる。
【００１４】
電極劣化の検知方法は任意であるが、例えば総打点数や稼働時間を管理する方法、電極を撮像して劣化度合いを画像解析する方法等が考えられる。
【００１５】
特に第一ワークと第二ワークのうち、少なくとも一方が鉛フリーめっき鋼板製である場合、溶接姿勢、加圧力、電流値、通電時間、電流波形等の溶接条件をよりシビアに管理する必要があるが、本発明であれば個々の打点毎に容易に最適な溶接条件を設定できるので、鉛フリーめっき鋼板でも良好な溶接品質を確保することができる。また、鉛フリーめっき鋼板の溶接により、電極の劣化も早まるが、上記と同様の理由から、電極研磨時の作業能率の悪化を最低限に抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明にかかるスポット溶接機は、溶接ガン１を取付けたロボット３と、ロボット３の可動範囲に配置した電極研磨機５とで構成される。
【００１８】
ロボット３は、各打点の位置あるいは数に応じて、適当な数（一台または複数台）だけ配置することができる。図示例では、第一ワークＷ１の周囲に二台のロボット３を配置した場合を例示している。
【００１９】
ロボット３に取付けられる溶接ガン１は、固定電極１ａと、固定電極１ａに対向させた可動電極１ｂと、可動電極１ｂを加圧する加圧シリンダ１ｃとを具備する。固定電極１ａおよび加圧シリンダ１ｃは、ロボットアーム３ａに装着した、例えばＣ字状のフレーム１ｄに取付けられており、ロボット３による旋回・伸縮・揺動等の動作によって任意の位置に移送可能となっている。
【００２０】
電極研磨機５は、溶接ガン１の固定電極１ａおよび可動電極１ｂを自動研磨するものであり、各ロボット３による溶接ガン１の移送可能領域内に設置される。この電極研磨機５の構成は特に問わないが、ロボット３により両電極１ａ，１ｂが規定の研磨位置に移送された時点で両電極１ａ，１ｂを自動的に研磨するものが望ましい。
【００２１】
第一ワークＷ１と第二ワークＷ２は、治具によって位置決めした状態で溶接位置に搬入される。搬入後各ロボット３が起動し、割り当てられた打点位置に順次溶接ガン１を移送する。各打点位置では、電極１ａ，１ｂ間に挟まれた両ワークＷ１，Ｗ２に加圧シリンダ１ｃの加圧力が付与され、その状態で通電させることによって溶接が行われる。全ての打点で溶接が完了すると、第二ワークＷ２と一体化された第一ワークＷ１が図示しない搬送手段によって次工程に搬送される。
【００２２】
繰り返し溶接により電極が劣化すると、ロボット３は溶接ガン１を電極研磨装置５に移送する。電極研磨装置５では、両電極１ａ，１ｂを定位置に配置されたカッター等にあてがって所定形状に研削し、両電極の機能回復を図る。電極研磨が完了するとロボット３が旋回し、溶接ガン１を溶接位置に復帰させて溶接が再開される。図示例では二台のロボット３で一台の電極研磨装置５を共通使用しているが、電極研磨装置５の設置数を増やし、各ロボット３ごとに専用の電極研磨装置５で溶接ガン１の電極１ａ，１ｂを研磨することもできる。
【００２３】
ロボット３に取付けられた溶接ガン１は、その姿勢変更が各打点毎に自由に行え、かつ各打点毎に加圧力、溶接電流値、通電時間、あるいは電流波形を任意に変更することができる。従って、各打点毎にその性状に合った最適な溶接条件で溶接することができ、ワーク全体で溶接品質を高めることができる。具体的には、例えば鋼板が傾斜している場合にもロボットアーム３ａの操作によって溶接ガン１を面直に当てることができ、また、溶接部の肉厚が他と異なる場合でも加圧力等の溶接条件を個々に最適値に設定することができる。
【００２４】
また、溶接ガン１は、適切な時期にロボット３によって電極研磨装置に搬入され、かつ研磨中はロボット３により電極姿勢が高精度に保持される。このように電極研磨が人手を介することなく行われるので、研磨忘れも起こりえず、研磨品質も安定化することができ、能率的でかつ安定した電極研磨を行うことが可能である。なお、電極研磨の開始タイミングは、作業者の経験や勘に頼るのではなく、打点数や稼働時間を管理する等の手段により、自動的に決定可能とするのが望ましい。
【００２５】
以上の利点から、上記スポット溶接機は、錫・亜鉛めっき鋼板やアルミめっき鋼板等の鉛フリーめっき鋼板のスポット溶接に好適なものとなる。この場合、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２の双方が鉛フリーめっき鋼板製である場合のみならず、何れか一方のみが鉛フリーめっき鋼板製で他方が従来の鉛を含むめっき鋼板（鉛めっき鋼板、鉛・錫めっき鋼板等）である場合にも同様の効果が得られる。
【００２６】
なお、以上の説明では、第一ワークＷ１として自動車のフューエルタンクを構成するタンクロアやタンクアッパを例示しているが、本発明はこれに限らず、あらゆる種類のワークのスポット溶接に用いることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、スポット溶接の溶接品質を向上させることができる。また、電極研磨に伴う生産能率の低下を最低限度に抑え、人手に頼った従来の研磨方法で問題となる電極の研磨忘れや研磨品質の不安定化の問題を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるスポット溶接機の全体構成を概略的に示す平面図である。
【図２】ロボットに取付けられた溶接ガンを示す斜視図である。
【図３】マルチスポット溶接機の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１　　　溶接ガン
１ａ　　固定電極
１ｂ　　可動電極
１ｃ　　加圧シリンダ
３　　　ロボット
３ａ　　ロボットアーム
５　　　電極研磨装置
Ｗ１　　第一ワーク
Ｗ２　　第二ワーク
【図１】
2004050233.tif 000003
【図２】
2004050233.tif 000004
【図３】
2004050233.tif 000005