JP2014147948A - シーム溶接装置およびシーム溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク内の母材間の隙間の大きさが異なる場合であっても、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件を適合させて溶接状態を一定に維持し、シーム溶接の品質を向上するシーム溶接装置およびシーム溶接方法を提供する。
【解決手段】溶接装置本体２０と、溶接装置本体２０に設けられ、母材Ｗ１，Ｗ２を積層したワークＷを挟み込んで転動する一対のローラ電極２１と、溶接装置本体２０の一対のローラ電極２１よりも進行方向Ａ側に設けられ、ワークＷの上面Ｗａを加熱する熱源２２と、熱源２２による加熱位置と一対のローラ電極２１による挟持位置との間で、ワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂを測定する第２温度センサ２４と、第２温度センサ２４で測定したワークＷの下面Ｗｂの温度に基づき、ワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさ（ＧＡＰ）を算出し、ＧＡＰに応じて溶接電流Ｉの値を調整する制御装置３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対のローラ電極で少なくとも２枚以上の母材を積層したワークを挟持し、該一対のローラ電極を回転させながら加圧・通電することで抵抗溶接を行うシーム溶接装置およびシーム溶接方法に関する。

従来、シーム溶接においてナゲットの温度を管理する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、溶接部の接合面におけるナゲット長さを、溶接部の接合面の長さで割ったナゲット比が、４０〜６０％の範囲内に収まるように溶接温度の溶接条件を設定して溶接する。

特許第３５７５２８７号公報

従来、少なくとも２枚以上の母材を積層したワークをシーム溶接する場合には、ワークが小型であったため、小型のワークを固定配置された一対のローラ電極に移動させてシーム溶接を実施していた。
しかし、近年、大型のワークをシーム溶接するために、一対のローラ電極が設けられた溶接装置本体をロボットに搭載し、ロボットによって溶接装置本体をワークに対して移動させてシーム溶接を実施する。

このとき、ワークの各母材がプレス成形などによって個別に形成されているため、ワークの溶接対象部位ではワーク内の母材間の隙間の大きさが一定にならない。
ワークの溶接対象部位でワーク内の母材間の隙間の大きさが異なるときに、同一の溶接条件でシーム溶接を実施すると、溶接対象部位の溶接状態がばらつく場合がある。
例えばワーク内の母材間の隙間の大きさが異なるときにワークに供給する溶接電流値が同一である場合には、ワーク内の母材間の隙間が大きい程電気抵抗が高くナゲットが成長し易いため、溶接強度がばらつきシーム溶接の品質が低下する。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、ワーク内の母材間の隙間の大きさが異なる場合であっても、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件に適合させて溶接状態を一定に維持し、シーム溶接の品質を向上するシーム溶接装置およびシーム溶接方法を提供することにある。

（１） 溶接装置本体（例えば、後述の溶接装置本体２０）と、前記溶接装置本体に設けられ、少なくとも２枚以上の母材（例えば、後述の母材Ｗ１，Ｗ２）を積層したワーク（例えば、後述のワークＷ）を挟み込んで転動する一対のローラ電極（例えば、後述の一対のローラ電極２１）と、前記溶接装置本体の前記一対のローラ電極よりも進行方向（例えば、後述の進行方向Ａ）前方に設けられ、前記ワークの一方の面（例えば、後述の上面Ｗａ）を加熱する熱源（例えば、後述の熱源２２）と、前記熱源による加熱位置と前記一対のローラ電極による挟持位置との間で、前記ワークの他方の面（例えば、後述の下面Ｗｂ）の温度（例えば、後述の温度Ｔｂ）を測定する温度測定手段（例えば、後述の第２温度センサ２４）と、前記温度測定手段で測定した前記ワークの他方の面の温度に基づき、前記ワーク内の前記母材間の隙間の大きさ（例えば、後述のＧＡＰ）を推測し、前記隙間の大きさに応じて溶接条件（例えば、後述の溶接電流Ｉの値）を調整する制御手段（例えば、後述の制御装置３０）と、を備えたことを特徴とするシーム溶接装置。

（１）の発明によると、制御手段は、ワークの一方の面を加熱し、加熱位置の進行方向下流側でワークの他方の面の温度を測定し、測定したワークの他方の面の温度に基づき、ワーク内の母材間の隙間の大きさを推測し、当該隙間の大きさに応じて溶接条件を調整する。
すなわち、加熱位置で加熱された熱は、ワークの一方の面から他方の面に伝熱される。このとき、ワーク内の母材間の隙間が大きい程、熱はワークの他方の面へ伝熱され難くなる。つまり、ワークの一方の面から他方の面に伝熱される熱量とワーク内における母材間の隙間の大きさとは、反比例の相関関係を有する。
このため、ワークの一方の面から伝熱された他方の面の温度とワーク内における母材間の隙間の大きさとの相関関係を予め特定すると、加熱後のワークの他方の面の温度を測定することで、ワーク内の母材間の隙間の大きさを推測することができる。これにより、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて溶接条件を調整することができる。
したがって、ワーク内の母材間の隙間の大きさが異なる場合であっても、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件に適合させて溶接状態を一定に維持し、シーム溶接の品質を向上することができる。

（２） 前記制御手段は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする（１）に記載のシーム溶接装置。

（２）の発明によると、制御手段は、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整する。
すなわち、ワーク内の母材間の隙間が大きい程、ワークの電気抵抗が高く、小さな溶接電流を供給するだけでナゲットが成長し、高い溶接強度を得ることができる。つまり、一定の溶接強度を得るために、ワーク内の母材間の隙間の大きさと溶接電流の大きさとは、反比例の相関関係を有する。
このため、ワーク内の母材間の隙間の大きさと溶接電流の大きさとの相関関係を予め特定すると、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて一定の溶接強度を得るための溶接電流値を推測することができる。
これにより、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整し、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件に適合させることができる。

（３） 前記制御手段は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極が通過するときの前記ワーク内の前記母材間の接触面積の大きさ（例えば、後述のＣＡＳ）を推測し、前記接触面積の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする（２）に記載のシーム溶接装置。

（３）の発明によると、制御手段は、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて一対のローラ電極が通過するときのワーク内の母材間の接触面積の大きさを推測し、当該接触面積の大きさに応じて一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整する。
すなわち、ワーク内の母材間の隙間が大きい程、一対のローラ電極が通過するときのワーク内の母材間の接触面積が小さくなる。つまり、ワーク内の母材間の隙間の大きさとワーク内の母材間の接触面積の大きさとは、反比例の相関関係を有する。
そして、ワーク内の母材間の接触面積が大きい程、ワークの電気抵抗が低く、大きな溶接電流を供給しなければナゲットが成長せず、高い溶接強度を得ることができない。つまり、一定の溶接強度を得るために、ワーク内の母材間の接触面積の大きさと溶接電流の大きさとは、比例の相関関係を有する。
このため、ワーク内の母材間の隙間の大きさとワーク内の母材間の接触面積の大きさとの相関関係およびワーク内の母材間の接触面積の大きさと溶接電流の大きさとの相関関係を予め特定すると、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて一定の溶接強度を得るための溶接電流値を推測することができる。
したがって、ワーク内の母材間の隙間の大きさに応じて一定の溶接強度を得るための溶接電流値を設定して溶接状態を一定に維持し、均一な溶接強度にしてシーム溶接の品質を向上することができる。

（４） 一対のローラ電極（例えば、後述の一対のローラ電極２１）で少なくとも２枚以上の母材（例えば、後述の母材Ｗ１，Ｗ２）を積層したワーク（例えば、後述のワークＷ）を挟持し、該一対のローラ電極を回転させながら加圧・通電することで抵抗溶接を行うシーム溶接方法であって、前記一対のローラ電極による挟持位置よりも進行方向（例えば、後述の進行方向Ａ）で、前記ワークの一方の面（例えば、後述の上面Ｗａ）を加熱する加熱工程（例えば、後述のステップＳ５１，Ｓ５３）と、前記加熱工程での加熱位置と前記一対のローラ電極による挟持位置との間で、前記ワークの他方の面（例えば、後述の下面Ｗｂ）の温度（例えば、後述の温度Ｔｂ）を測定する測定工程（例えば、後述のステップＳ５４）と、前記測定工程で測定した前記ワークの他方の面の温度に基づき、前記ワーク内の前記母材間の隙間の大きさ（例えば、後述のＧＡＰ）を推測し、前記隙間の大きさに応じて溶接条件（例えば、後述の溶接電流Ｉの値）を調整する調整工程（例えば、後述のステップＳ５５，Ｓ５６，Ｓ５７，Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ，Ｓ５ｃ，Ｓ５ｄ）と、を含むことを特徴とするシーム溶接方法。

（４）の発明によると、（１）の発明と同様な作用・効果を奏することができる。

（５） 前記調整工程は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする（４）に記載のシーム溶接装置。

（５）の発明によると、（２）の発明と同様な作用・効果を奏することができる。

（６） 前記調整工程は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極が通過するときの前記ワーク内の前記母材間の接触面積の大きさ（例えば、後述のＣＡＳ）を推測し、前記接触面積の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする（５）に記載のシーム溶接方法。

（６）の発明によると、（３）の発明と同様な作用・効果を奏することができる。

本発明によれば、ワーク内の母材間の隙間の大きさが異なる場合であっても、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件を適合させて溶接状態を一定に維持し、シーム溶接の品質を向上するシーム溶接装置およびシーム溶接方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るシーム溶接装置を示す概略構成図である。 上記実施形態に係る溶接装置本体およびその周辺を示す斜視図である。 上記実施形態に係る温度−ＧＡＰ特性を示す図である。 上記実施形態に係るＧＡＰ−溶接電流特性を示す図である。 上記実施形態に係るシーム溶接装置を用いたシーム溶接を実施する手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係るシーム溶接の詳細な手順を示すフローチャートである。 上記実施形態に係る溶接条件の時間変化を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る温度−ＧＡＰ特性を示す図である。 上記実施形態に係るＧＡＰ−ＣＡＳ特性を示す図である。 上記実施形態に係るＣＡＳ−溶接電流特性を示す図である。 上記実施形態に係るシーム溶接の詳細な手順を示すフローチャートである。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、図１、図２を参照して、第１実施形態に係るシーム溶接装置１の構成について説明する。
図１は、シーム溶接装置１を示す概略構成図である。図２は、溶接装置本体２０およびその周辺を示す斜視図である。

シーム溶接装置１は、ロボット１０と、溶接装置本体２０と、制御装置３０と、を備える。

ロボット１０は、多関節型のアーム１１を有する産業用ロボットであり、アーム１１の基端側に接続された基部１２を工場などの床面に設置し、プログラム動作によって任意の姿勢に切り替わるとともにアーム１１を任意の状態に変化させることができる。
ロボット１０の基部１２は、回転可能であり、ロボット１０は、基部１２の回転角度に対応した信号を出力する回転角度検出部１３を有する
ロボット１０のアーム１１は、６軸の関節を有し、ロボット１０は、アーム１１の各関節の軸角度に対応した信号を出力する軸角度検出部１４を有する。

溶接装置本体２０は、ロボット１０のアーム１１の先端に取り付けられる。
溶接装置本体２０は、一対のローラ電極２１と、熱源２２と、第１温度センサ２３と、第２温度センサ２４と、を有する。

一対のローラ電極２１は、上方に配置された第１ローラ電極２１ａおよび下方に配置された第２ローラ電極２１ｂから構成され、少なくとも２枚以上の母材Ｗ１，Ｗ２を積層したワークＷを挟み込んで転動する。

熱源２２は、溶接装置本体２０の一対のローラ電極２１よりも溶接装置本体２０の進行方向Ａ前方に設けられ、ワークＷの上面Ｗａを加熱する。熱源２２は、例えば、誘導加熱装置やコイルヒータなどの通電によって発熱する発熱体を用いる。

第１温度センサ２３は、熱源２２による加熱位置と一対のローラ電極２１による挟持位置との間で、ワークＷの上面Ｗａの温度Ｔａを測定する。

第２温度センサ２４は、第１温度センサ２３の下方に対向配置され、熱源２２による加熱位置と一対のローラ電極２１による挟持位置との間で、ワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂを測定する。

第１温度センサ２３および第２温度センサ２４は、例えば、ワークＷに非接触状態で温度を測定できる非接触型温度センサを用いる。

図２に示すように、溶接装置本体２０は、基部４０と、第１支持ユニット５０と、第２支持ユニット６０と、移動機構７０と、を更に有する。

基部４０は、ロボット１０のアーム１１の先端に保持され、熱源２２、第１温度センサ２３および第２温度センサ２４を支持する。
第１支持ユニット５０は、基部４０に対して移動可能に構成され、第１ローラ電極２１ａを支持する。
第２支持ユニット６０は、基部４０に固定され、第２ローラ電極２１ｂを支持する。
移動機構７０は、第１支持ユニット５０を移動させる。

基部４０は、溶接装置本体２０の待機時の垂直方向（Ｘ方向）に延びて直方体状に形成された支柱４１と、支柱４１の上端部４１ａに設けられた保持板４２と、保持板４２の上面に固定された状態でロボット１０のアーム１１の先端に回転可能に取り付けられたマウント部４３と、支柱４１の一方の側面４１ｂに設けられた溶接電源４４と、を有する。

保持板４２は、上方にマウント部４３が配置される平坦部４２ａと、支柱４１の溶接電源４４が設けられた側面４１ｂと反対側の側面４１ｃに沿って下方に屈曲する屈曲部４２ｂと、屈曲部４２ｂの下端から外方に向けて張り出した張出部４２ｃと、を有する。

支柱４１は、保持板４２の張出部４２ｃが張り出した側面４１ｃにおいて張出部４２ｃの下方で第１支持ユニット５０を移動可能に有するとともに、第２支持ユニット６０を第１支持ユニット５０の更に下方に固定して有する。第１支持ユニット５０および第２支持ユニット６０は、支柱４１の当該側面４１ｃにおいてＸ方向に並列して配置される。

溶接電源４４は、一対のローラ電極２１に溶接電流を供給したり、熱源２２に電流を供給したりするなど、溶接装置本体２０で使用される電流を出力する。

移動機構７０は、支柱４１の溶接電源４４が設けられた側面４１ｂと反対側の側面４１ｃにおいて保持板４２の屈曲部４２ｂの下方でＸ方向に延びる一対のガイドレール７１と、第１支持ユニット５０に固定されたロッド部７２と、張出部４２ｃに設けられてロッド部７２をＸ方向に駆動するシリンダ７３と、を有する。

第１支持ユニット５０は、ロッド部７２が固定された筐体５１と、第１ローラ電極２１ａに設けられて溶接装置本体２０の待機時の水平方向（Ｙ方向）に延びる支軸部材５２と、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向（Ｚ方向）に第１ローラ電極２１ａを回動する支軸回動機構５３と、第１ローラ電極２１ａを回転駆動する電極回転用モータ５４と、を有する。

筐体５１は、一対のガイドレール７１に係合する一対のガイド溝５１ａを有する。第１支持ユニット５０は、筐体５１の一対のガイド溝５１ａが一対のガイドレール７１に係合することで、シリンダ７３によるＸ方向の駆動に応じてＸ方向に円滑に移動することができる。

支軸部材５２は、図示しない、第１ローラ電極２１ａに固定された第１軸部と、電極回転用モータ５４に接続する第２軸部と、第１軸部と第２軸部とを連結する自在継手と、を有する。自在継手は、例えば、等速ジョイントを用いることができる。

支軸回動機構５３は、筐体５１内に位置する図示しない支軸支持部材と、支軸支持部材を回転駆動する支軸回動用モータ５３ａと、支軸回動用モータ５３ａの動力を支軸支持部材に伝達する図示しない動力伝達機構と、を有する。

第２支持ユニット６０は、基本的に第１支持ユニット５０と同様な構成である。このため、第２支持ユニット６０は、第１支持ユニット５０と共通する構成に同一の参照符号を付して説明を省略する。

第２支持ユニット６０は、第１支持ユニット５０をＸ方向に反転させた状態で支柱４１に固定される。このため、第２支持ユニット６０は、筐体５１のガイド溝５１ａを有しない。
第１支持ユニット５０および第２支持ユニット６０は、第１ローラ電極２１ａと第２ローラ電極２１ｂとのＸ方向の位置を揃えて配置される。

制御装置３０は、ロボット制御部３１と、熱源制御部３２と、溶接電源制御部３３と、電極回転用モータ制御部３４と、支軸回動用モータ制御部３５と、シリンダ制御部３６と、記憶部３７と、を有する。

ロボット制御部３１は、ロボット１０の姿勢およびアーム１１を変化させるようにロボット１０を制御する。
熱源制御部３２は、熱源２２に供給する通電量を調整することで熱源２２を制御する。
溶接電源制御部３３は、溶接電源４４を制御する。
電極回転用モータ制御部３４は、電極回転用モータ５４を制御する。
支軸回動用モータ制御部３５は、支軸回動用モータ５３ａを制御する。
シリンダ制御部３６は、シリンダ７３を制御する。

記憶部３７は、ロボット１０のティーチングデータおよび溶接制御データを記憶している。溶接制御データは、ロボット１０のアーム１１の先端に固定された溶接装置本体２０の移動速度に関する移動速度データと、一対のローラ電極２１の回転速度に関する回転速度データと、を含む。

また、記憶部３７は、図３に示す温度−ＧＡＰ特性、図４に示すＧＡＰ−溶接電流特性を更に記憶している。

図３は、温度−ＧＡＰ特性を示す図であり、横軸は、ワークＷの上面Ｗａから伝熱された下面Ｗｂの温度Ｔｂを示し、縦軸は、ワークＷ内における母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさ（以下、ＧＡＰという）を示す。例えば、ＧＡＰは、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２の３段階に規定される。なお、ＧＡＰを３段階以外に規定してもよい。
ここで、温度−ＧＡＰ特性は、ワークＷの上面Ｗａから伝熱された下面Ｗｂの温度Ｔｂと、ＧＡＰとの、反比例の相関関係を規定する。温度−ＧＡＰ特性は、ワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間のＧＡＰが大きい程、ワークＷの上面Ｗａから伝熱された熱がワークＷの下面Ｗｂへ伝熱され難くなる相関性に基づいている。温度−ＧＡＰ特性は、予め実験などにより設定される。

図４は、ＧＡＰ−溶接電流特性を示す図であり、横軸は、ＧＡＰを示し、縦軸は、溶接電流Ｉの大きさを示す。例えば、溶接電流Ｉは、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの３段階に規定される。なお、溶接電流Ｉを３段階以外に規定してもよい。
ＧＡＰ−溶接電流特性は、一定の溶接強度を得るための、ＧＡＰと溶接電流の大きさとの、反比例の相関関係を規定する。ＧＡＰ−溶接電流特性は、ワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間のＧＡＰが大きい程、ワークＷの電気抵抗が高く、小さな溶接電流を供給するだけでナゲットが成長し、高い溶接強度を得ることができる相関性に基づいている。ＣＡＳ−溶接電流特性は、予め実験などにより設定される。

次に、図５、図６を参照して、シーム溶接装置１を用いてシーム溶接を行う手順を説明する。
図５は、シーム溶接装置１を用いたシーム溶接を実施する手順を示すフローチャートである。図６は、シーム溶接の詳細な手順を示すフローチャートである。

図５に示すように、先ず、ワークＷを所定位置にセットする（ステップＳ１）。ワークＷとしては、例えば自動車のボディなど、少なくとも２枚以上の母材Ｗ１，Ｗ２を積層した大型のワークを用いることができる。ワークＷ内の各母材Ｗ１，Ｗ２は、プレス成形などによって個別に形成され、母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさが一定ではない。

続いて、制御装置３０は、ロボット１０のティーチングデータを作成し（ステップＳ２）、その作成されたティーチングデータを記憶部３７に記憶する。

次に、ロボット制御部３１は、ロボット１０を制御し、ロボット１０の姿勢およびアーム１１を変化させて溶接装置本体２０を溶接ポイントに移動させる（ステップＳ３）。具体的には、ロボット制御部３１は、ワークＷの溶接対象部位の溶接ポイントが一対のローラ電極２１の間に位置するように溶接装置本体２０を移動させる。
溶接ポイントに移動した溶接装置本体２０は、下側の第２ローラ電極２１ｂをワークＷの下面Ｗｂに接触させる。

次に、シリンダ制御部３６は、シリンダ７３を制御し、第１支持ユニット５０を下方の第２支持ユニット６０側へ移動させ、一対のローラ電極２１でワークＷを挟持して加圧する（ステップＳ４）。

続いて、制御装置３０は、溶接ポイントに対してシーム溶接を実施する（ステップＳ５）。具体的には、制御装置３０は、図６に示す後述するステップＳ５０〜Ｓ５８の処理を行ってシーム溶接を実施する。

すなわち、電極回転用モータ制御部３４は、電極回転用モータ５４を駆動して一対のローラ電極２１を回動させ、一対のローラ電極２１を溶接ポイント内における一対のローラ電極２１で通電する通電ポイントに移動させる（ステップＳ５０）。

続いて、熱源制御部３２は、熱源２２に通電して発熱させ、熱源２２でワークＷの上面Ｗａを加熱する（ステップＳ５１）。

続いて、制御装置３０は、第１温度センサ２３でワークＷの上面Ｗａの温度Ｔａを測定する（ステップＳ５２）。ここで、第１温度センサ２３がワークＷの上面Ｗａを測定する測定位置は、熱源２２がワークＷの上面Ｗａを加熱する加熱位置よりも溶接装置本体２０の進行方向Ａの下流側である。

続いて、熱源制御部３２は、第１温度センサ２３が測定したワークＷの上面Ｗａの温度Ｔａが所定範囲内に収まるように、第１温度センサ２３が測定したワークＷの上面Ｗａの温度Ｔａに応じて熱源２２に供給する通電量を調整する（ステップＳ５３）。

続いて、制御装置３０は、第２温度センサ２４でワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂを測定する（ステップＳ５４）。ここで、第２温度センサ２４がワークＷの下面Ｗｂを測定する測定位置は、熱源２２がワークＷの上面Ｗａを加熱する加熱位置よりも溶接装置本体２０の進行方向Ａの下流側であり、第２温度センサ２４は、ワークＷの上面Ｗａから下面Ｗｂに伝熱された温度Ｔｂを測定する。

続いて、制御装置３０は、記憶部３７に予め記憶している図３に示す温度−ＧＡＰ特性を用い、第２温度センサ２４で測定したワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂに応じて求められるＧＡＰを算出する（ステップＳ５５）。ここで、算出されるＧＡＰは、第２温度センサ２４で測定した測定位置でのワークＷ内における母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさであり、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２の３段階に分けられたものである。

続いて、制御装置３０は、記憶部３７に予め記憶している図４に示すＧＡＰ−溶接電流特性を用いて、算出したＧＡＰに応じて求められる溶接電流Ｉの値を算出する（ステップＳ５６）。ここで、算出される溶接電流Ｉの値は、第２温度センサ２４で測定した測定位置で、一定の溶接強度を得るために必要な溶接電流値であり、３段階に分けられたＧ０、Ｇ１、Ｇ２のＧＡＰに対応して、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの３段階に分けられたものである。
そして、制御装置３０は、算出した第２温度センサで測定した測定位置での溶接電流Ｉの値を記憶部３７に一旦記憶させる。

続いて、溶接電源制御部３３は、一対のローラ電極２１に溶接電流を通電する（ステップＳ５７）。ここで、一対のローラ電極２１に通電される溶接電流は、記憶部３７に一旦記憶させた過去に第２温度センサ２４で測定した測定位置であって、現在一対のローラ電極２１の挟持位置での溶接電流Ｉの値を供給する。これにより、一対のローラ電極２１の挟持位置で一定の溶接強度が得られる抵抗溶接が実施される。

そして、制御装置３０は、溶接ポイントの全てについてシーム溶接が終了したか否かを判定する（ステップＳ５８）。シーム溶接が終了していないと判定された場合（ステップＳ５８→ＮＯ）には、ステップＳ５０に進み、ステップＳ５０以降の処理を実施する。

一方、シーム溶接が終了したと判定された場合（ステップＳ５８→ＹＥＳ）には、シリンダ制御部３６は、シリンダ７３を制御し、第１支持ユニット５０を第２支持ユニット６０から離れるように上方へ移動させ、一対のローラ電極２１によるワークＷの加圧を解除する（ステップＳ６）。

次に、ロボット制御部３１は、ロボット１０を制御し、ロボット１０の姿勢およびアーム１１を変化させて溶接装置本体２０を待機位置に移動させる（ステップＳ７）。
以上により、シーム溶接を行う手順が終了する。

図７は、本実施形態に係る溶接条件の時間変化を示す図である。図７の横軸は、時間であり、縦軸は、第２温度センサ２４で測定したワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂである。
図７に示すように、加熱後のワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂに応じてＧＡＰを推測する。そして、ＧＡＰに応じて溶接電流Ｉの値を調整することができる。これにより、ワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間のＧＡＰが異なるときにワークＷに供給する溶接電流Ｉの値を最適に調整し、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件に適合させて溶接状態を一定に維持し、シーム溶接の品質を向上することができる。

以上の本実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、以下の効果を奏する。

（１）制御装置３０は、一対のローラ電極２１による挟持位置よりも進行方向Ａで、熱源２２でワークＷの上面Ｗａを加熱し、熱源２２による加熱位置と一対のローラ電極２１による挟持位置との間で、ワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂを測定し、測定したワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂに基づき、ＧＡＰを推測し、当該ＧＡＰに応じて溶接条件を調整する。
すなわち、加熱位置で加熱された熱は、ワークＷの上面Ｗａから下面Ｗｂに伝熱される。このとき、ワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間が大きい程、熱はワークＷの下面Ｗｂへ伝熱され難くなる。つまり、ワークＷの上面Ｗａから下面Ｗｂに伝熱される熱量とＧＡＰとは、反比例の相関関係を有する。
このため、ワークＷの上面Ｗａから下面Ｗｂに伝熱される熱量とワークＷ内における母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさとの相関関係を予め特定すると、加熱後のワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂを測定することで、ＧＡＰを推測することができる。これにより、ＧＡＰに応じて溶接条件を調整することができる。
したがって、ＧＡＰが異なる場合であってもナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件に適合させて溶接状態を一定に維持し、シーム溶接の品質を向上することができる。

（２）制御装置３０は、ＧＡＰに応じて一対のローラ電極２１に供給する溶接電流Ｉの値を調整する。
すなわち、ＧＡＰが大きい程、ワークＷの電気抵抗が高く、小さな溶接電流Ｉを供給するだけでナゲットが成長し、高い溶接強度を得ることができる。つまり、一定の溶接強度を得るために、ＧＡＰの大きさと溶接電流Ｉの大きさとは、反比例の相関関係を有する。
このため、ＧＡＰの大きさと溶接電流Ｉの大きさとの相関関係とを予め特定すると、ＧＡＰの大きさに応じて一定の溶接強度を得るための溶接電流Ｉの値を推測することができる。
これにより、ＧＡＰの大きさに応じて一対のローラ電極２１に供給する溶接電流Ｉの値を調整し、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件に適合させることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、シーム溶接の実行時の詳細な手順が第１実施形態と異なるが他の部分は同様である。そのため、その特徴部分を説明し、同様の構成については説明を省略する。

記憶部３７は、図８に示す温度−ＧＡＰ特性、図９に示すＧＡＰ−ＣＡＳ特性、および図１０に示すＣＡＳ−溶接電流特性を更に記憶している。

図８は、温度−ＧＡＰ特性を示す図であり、横軸は、ワークＷの上面Ｗａから伝熱された下面Ｗｂの温度Ｔｂを示し、縦軸は、ワークＷ内における母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさ（以下、ＧＡＰという）を示す。
ここで、温度−ＧＡＰ特性は、ワークＷの上面Ｗａから伝熱された下面Ｗｂの温度Ｔｂと、ＧＡＰとの、反比例の相関関係を規定する。温度−ＧＡＰ特性は、ＧＡＰが大きい程、ワークＷの上面Ｗａから伝熱された熱がワークＷの下面Ｗｂへ伝熱され難くなる相関性に基づいている。温度−ＧＡＰ特性は、予め実験などにより設定される。

図９は、ＧＡＰ−ＣＡＳ特性を示す図であり、横軸は、ＧＡＰを示し、縦軸は、一対のローラ電極２１が通過するときのワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間の接触面積の大きさ（以下、ＣＡＳという）を示す。
ここで、ＧＡＰ−ＣＡＳ特性は、ＧＡＰと、ＣＡＳとの、反比例の相関関係を規定する。ＧＡＰ−ＣＡＳ特性は、ＧＡＰが大きい程、ＣＡＳが小さくなる相関性に基づいている。ＧＡＰ−ＣＡＳ特性は、予め実験などにより設定される。

図１０は、ＣＡＳ−溶接電流特性を示す図であり、横軸は、ＣＡＳを示し、縦軸は、溶接電流の大きさを示す。
ここで、ＣＡＳ−溶接電流特性は、一定の溶接強度を得るための、ＣＡＳと、溶接電流Ｉの大きさとの、比例の相関関係を規定する。ＣＡＳ−溶接電流特性は、ＣＡＳが大きい程、ワークＷの電気抵抗が低く、大きな溶接電流を供給しなければナゲットが成長せず、高い溶接強度を得ることができない相関性に基づいている。ＣＡＳ−溶接電流特性は、予め実験などにより設定される。

次に、シーム溶接の実行時の詳細な手順を説明する。
制御装置３０は、溶接ポイントに対してシーム溶接を実施する（ステップＳ５）。具体的には、制御装置３０は、図１１に示す後述するステップＳ５０〜Ｓ５８の処理を行ってシーム溶接を実施する。
なお、以下では、上記実施形態と異なるステップＳ５ａ〜Ｓ５ｄの処理について説明する。

制御装置３０は、記憶部３７に予め記憶している図８に示す温度−ＧＡＰ特性を用い、第２温度センサ２４で測定したワークＷの下面Ｗｂの温度Ｔｂに応じて求められるＧＡＰを算出する（ステップＳ５ａ）。ここで、算出されるＧＡＰは、第２温度センサ２４で測定した測定位置でのワークＷ内における母材Ｗ１，Ｗ２間の隙間の大きさである。

続いて、制御装置３０は、記憶部３７に予め記憶している図９に示すＧＡＰ−ＣＡＳ特性を用い、算出したＧＡＰに応じて求められるＣＡＳを算出する（ステップＳ５ｂ）。ここで、算出されるＣＡＳは、第２温度センサ２４で測定した測定位置での一対のローラ電極２１が通過するときのワークＷ内の母材Ｗ１，Ｗ２間の接触面積の大きさである。

続いて、制御装置３０は、記憶部に予め記憶している図１０に示すＣＡＳ−溶接電流特性を用いて、算出したＣＡＳに応じて求められる溶接電流Ｉの値を算出する（ステップＳ５ｃ）。ここで、算出される溶接電流Ｉの値は、第２温度センサ２４で測定した測定位置で、一定の溶接強度を得るために必要な溶接電流値である。
そして、制御装置３０は、算出した第２温度センサ２４で測定した測定位置での溶接電流Ｉの値を記憶部３７に一旦記憶させる。

続いて、溶接電源制御部３３は、一対のローラ電極２１に溶接電流を通電する（ステップＳ５ｄ）。ここで、一対のローラ電極２１に通電される溶接電流は、記憶部３７に一旦記憶させた過去に第２温度センサ２４で測定した測定位置であって、現在一対のローラ電極２１の挟持位置での溶接電流Ｉの値を供給する。これにより、一対のローラ電極２１の挟持位置で一定の溶接強度が得られる抵抗溶接が実施される。

以上の本実施形態に係るシーム溶接装置１によれば、上記（１）、（２）の効果に加え、以下の効果を奏する。

（３）制御装置３０は、ＧＡＰに応じてＣＡＳを推測し、当該ＣＡＳに応じて一対のローラ電極２１に供給する溶接電流Ｉの値を調整する。
すなわち、ＧＡＰが大きい程、ＣＡＳが小さくなる。つまり、ＧＡＰとＣＡＳとは、反比例の相関関係を有する。
そして、ＣＡＳが大きい程、ワークＷの電気抵抗が低く、大きな溶接電流を供給しなければナゲットが成長せず、高い溶接強度を得ることができない。つまり、一定の溶接強度を得るために、ＣＡＳと溶接電流の大きさとは、比例の相関関係を有する。
このため、ＧＡＰとＣＡＳとの相関関係およびＣＡＳと溶接電流の大きさとの相関関係を予め特定すると、ＧＡＰの大きさに応じて一定の溶接強度を得るための溶接電流Ｉの値を推測することができる。
したがって、ＧＡＰの大きさに応じて一定の溶接強度を得るための溶接電流Ｉの値を設定して溶接状態を一定に維持し、溶接強度にばらつきをなくしてシーム溶接の品質を向上することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に包含される。

上記実施形態では、熱源２２および第１温度センサ２３を固定して配置していた。しかしながら、例えば、熱源２２および第１温度センサ２３を第１支持ユニット５０に搭載し、第１ローラ電極２１ａと同様に上下動させるものでもよい。

上記実施形態では、ナゲットを等しい大きさに成長させる溶接条件として、一対のローラ電極２１に供給する溶接電流Ｉの値を調整するものであった。しかしながら、一対のローラ電極２１の加圧力や回動量なども調整してもよい。

第１実施形態では、温度−ＧＡＰ特性およびＧＡＰ−溶接電流特性において、３段階に分けられた値を用いていた。しかしながら、３段階以外に分けられた散在する値を用いてもよいし、第２実施形態のように連続的に変化する値を用いてもよい。また、第２実施形態では、温度−ＧＡＰ特性、ＧＡＰ−ＣＡＳ特性およびＣＡＳ−溶接電流特性において、連続的に変化する値を用いていた。しかしながら、第１実施形態のように散在する値を用いてもよい。

１…シーム溶接装置
２０…溶接装置本体
２１…一対のローラ電極
２２…熱源
２４…第２温度センサ
３０…制御装置
Ｔｂ…ワークの下面の温度
Ｉ…溶接電流
Ｗ…ワーク
Ｗ１，Ｗ２…母材
ＧＡＰ…ワーク内の母材間の隙間の大きさ
ＣＡＳ…ワーク内の母材間の接触面積の大きさ
Ｗａ…上面
Ｗｂ…下面
Ａ…進行方向

Claims (6)

1. 溶接装置本体と、
   前記溶接装置本体に設けられ、少なくとも２枚以上の母材を積層したワークを挟み込んで転動する一対のローラ電極と、
   前記溶接装置本体の前記一対のローラ電極よりも進行方向側に設けられ、前記ワークの一方の面を加熱する熱源と、
   前記熱源による加熱位置と前記一対のローラ電極による挟持位置との間で、前記ワークの他方の面の温度を測定する温度測定手段と、
   前記温度測定手段で測定した前記ワークの他方の面の温度に基づき、前記ワーク内の前記母材間の隙間の大きさを推測し、前記隙間の大きさに応じて溶接条件を調整する制御手段と、を備えたことを特徴とするシーム溶接装置。
2. 前記制御手段は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接装置。
3. 前記制御手段は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極が通過するときの前記ワーク内の前記母材間の接触面積の大きさを推測し、前記接触面積の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする請求項２に記載のシーム溶接装置。
4. 一対のローラ電極で少なくとも２枚以上の母材を積層したワークを挟持し、該一対のローラ電極を回転させながら加圧・通電することで抵抗溶接を行うシーム溶接方法であって、
   前記一対のローラ電極による挟持位置よりも進行方向で、前記ワークの一方の面を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程での加熱位置と前記一対のローラ電極による挟持位置との間で、前記ワークの他方の面の温度を測定する測定工程と、
   前記測定工程で測定した前記ワークの他方の面の温度に基づき、前記ワーク内の前記母材間の隙間の大きさを推測し、前記隙間の大きさに応じて溶接条件を調整する調整工程と、を含むことを特徴とするシーム溶接方法。
5. 前記調整工程は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする請求項４に記載のシーム溶接装置。
6. 前記調整工程は、前記隙間の大きさに応じて前記一対のローラ電極が通過するときの前記ワーク内の前記母材間の接触面積の大きさを推測し、前記接触面積の大きさに応じて前記一対のローラ電極に供給する溶接電流値を調整することを特徴とする請求項５に記載のシーム溶接方法。

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