JP6728291B2 - シーム溶接装置及びシーム溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、重ねられた複数のワークを電圧が印加される一対のローラ電極で挟んで一対のローラ電極を回転させながら複数のワークに対して移動させることにより、複数のワークをシーム溶接するシーム溶接装置及びシーム溶接方法に関する。

特許文献１には、重ねられた複数のワークを電圧が印加される一対のローラ電極で挟んで一対のローラ電極を回転させながら複数のワークに対して移動させることにより、複数のワークをシーム溶接するシーム溶接設備（シーム溶接装置）が開示されている。

特許文献１に開示されたシーム溶接設備は、複数のワークの縁部の位置をセンサで検出し、その検出結果に基づいて一対のローラ電極の軸の向きを制御している。

特許第６２５０５５５号公報

特許文献１に記載のシーム溶接設備では、センサが誤検出している場合でも、位置情報が正常範囲を示すため、異常検出することができない。また、仮に、何らかの手段を付加することで異常検出を可能にした場合でも、異常原因の特定に時間がかかり、対処に相応の時間を要してしまう。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ワーク位置センサの検出結果の異常の有無を監視することができるとともに、異常が発生した場合にその異常原因を判定することが可能なシーム溶接装置及びシーム溶接方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、重ねられた複数のワークを電圧が印加される一対のローラ電極で挟んで前記一対のローラ電極を回転させながら前記複数のワークに対して移動させることにより、前記複数のワークをシーム溶接するシーム溶接装置であって、前記一対のローラ電極を該一対のローラ電極の軸の向きを変更可能に保持する電極保持機構と、前記複数のワークの縁部の位置を検出するワーク位置検出センサと、前記一対のローラ電極への通電を制御するとともに、前記ワーク位置検出センサの検出結果に基づいて前記電極保持機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があるか否かを判定する第１判定部と、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があると前記第１判定部が判定した場合に、前記ワーク位置検出センサの検出結果の変動状態に基づいて、異常原因を判定する第２判定部と、を含む、シーム溶接装置である。

本発明の第２の態様は、重ねられた複数のワークを電圧が印加される一対のローラ電極で挟んで前記一対のローラ電極を回転させながら移動させて行われるシーム溶接を開始するシーム溶接開始ステップと、前記複数のワークの縁部の位置をワーク位置検出センサで検出するワーク位置検出ステップと、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があるか否かを判定する第１判定ステップと、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があると前記第１判定ステップが判定した場合に、前記ワーク位置検出センサの検出結果の変動状態に基づいて、異常原因を判定する第２判定ステップと、を含む、シーム溶接方法である。

本発明によれば、制御部は、ワーク位置検出センサの検出結果の異常の有無を監視することができるとともに、異常が発生した場合に異常原因（不具合）を判定し、それぞれの場合に応じた対応をとることができる。これにより、不具合に対処する時間を削減することができる。

本実施形態に係るシーム溶接装置の全体構成を示す図である。 図２Ａは、シーム溶接装置の溶接対象を含む車体の側面図である。図２Ｂは、シーム溶接装置により車体の溶接箇所（フランジ対）をシーム溶接する状態を一部断面で示す図である。 ローラ電極対の軸の向きを制御する方法（シーム溶接の溶接軌道を補正する方法）を説明するための図である。 シーム溶接装置の制御の構成を示すブロック図である。 ローラ電極対の軸の向きの制御量の平均値に基づいて、センサ出力に異常があるか否かを判定する方法を説明するための図である。 図６Ａは、センサ出力に異常原因１による異常があるときのセンサ出力及び分散値を示す図である。図６Ｂは、センサ出力に異常原因２による異常があるときのセンサ出力及び分散値を示す図である。図６Ｃは、センサ出力に異常原因３による異常があるときのセンサ出力及び分散値を示す図である。 センサ出力に異常があるときの、センサ出力の分散値に応じた異常原因を示す図である。 シーム溶接装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係るシーム溶接装置及びシーム溶接方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、シーム溶接装置１０の構成の一例を示す図である。シーム溶接装置１０は、重ねられた複数のワークをシーム溶接する装置である。詳述すると、シーム溶接装置１０は、重ねられた複数のワークを電圧（パルス電圧）が印加される一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂで挟んで一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを回転させながら該複数のワークに対して移動させることにより、該複数のワークを連続してスポット溶接する装置である。

図２Ａは、シーム溶接装置１０の溶接対象である複数のワークを含む車体Ｂを示す図である。図２Ｂは、シーム溶接装置１０の一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂ付近を、シーム溶接の溶接方向から見た図である。シーム溶接装置１０の溶接対象である複数のワークは、一例として、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、車体Ｂのセンターピラー１１における内側メンバのフランジ１３と外側メンバのフランジ１５である。図２Ｂには、図２Ａのセンターピラー１１のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面が示されている。以下、フランジ１３とフランジ１５を併せて「フランジ対ＦＰ」とも呼ぶ。

シーム溶接装置１０は、図１に示されるように、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂに加えて、電極保持機構１４と、ワーク位置検出センサ１６と、制御部１８と、表示部１９と、操作部２１とを備える。

電極保持機構１４は、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの軸の向きを変更可能に一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを保持する。

電極保持機構１４は、一例として多関節ロボット（ここでは、６つの関節部（第１関節部１４ａ、第２関節部１４ｂ、第３関節部１４ｃ、第４関節部１４ｄ、第５関節部１４ｅ及び第６関節部１４ｆ）を持つ６軸ロボット）である。電極保持機構１４では、互いに同軸に配置された第１軸部１７Ａ（相対的に先端側の軸部）と第２軸部１７Ｂ（相対的に基端側の軸部）とが、第１関節部１４ａにより、軸回りに相対回転可能に接続されている。

第１軸部１７Ａの先端には、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの各々を回転可能に支持する支持構造体９が取り付けられている。支持構造体９は、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを、各々の軸が互いに略平行となり、且つ、各々の外周面が互いに対向するように支持する。

詳述すると、支持構造体９は、長手方向（先端と基端を結ぶ方向）に並び、各々が側面に開口する３つの凹部９ａ１、９ａ２、９ａ３を有する支持部材９ａを含む。支持部材９ａの先端側の凹部９ａ１には、ローラ電極１２Ａが同軸に固定された回転軸９ｃを有するモータ９ｂが固定されている。支持部材９ａの中間（先端と基端との間）の凹部９ａ２には、モータ９ｄが支持部材９ａの長手方向にスライド可能に設けられている。モータ９ｄの回転軸９ｅには、ローラ電極１２Ｂが同軸に固定されている。回転軸９ｃと回転軸９ｅは、互いに略平行であり、且つ、第１軸部１７Ａ及び第２軸部１７Ｂの軸に略直交している。

モータ９ｄは、支持部材９ａの基端側の凹部９ａ３と中間の凹部９ａ２とに跨って設けられたシリンダ９ｆにより駆動される。なお、支持部材９ａの基端側の凹部９ａ３と中間の凹部９ａ２との間の壁には、シリンダ９ｆが挿通される挿通孔が形成されている。モータ９ｄの移動方向（スライド方向）、すなわちシリンダ９ｆの伸縮方向は、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの並び方向（支持部材９ａの長手方向）に略平行である。シリンダ９ｆの伸縮動作により、モータ９ｄの回転軸９ｅに固定されたローラ電極１２Ｂは、モータ９ｂの回転軸９ｃに固定されたローラ電極１２Ａに接近する方向及びローラ電極１２Ａから離間する方向を含む一軸方向に移動可能となっている。これにより、所定範囲における任意の厚さのフランジ対ＦＰを、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂで挟持することができる。さらに、シーム溶接中におけるフランジ対ＦＰの厚さの変化にも対応できる。モータ９ｂ及びモータ９ｄは、制御部１８により制御される。

第１関節部１４ａには、モータを含む駆動部が内蔵されている。このモータの駆動力により、支持部材９ａと一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂとが、第１軸部１７Ａ及び第２軸部１７Ｂの軸回りに一体に回転する。すなわち、このモータの駆動力により、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの軸の向きが同期して変わる。結果として、第１関節部１４ａを動作させることにより、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの軸の向きを変えることができる。以下、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを併せて「ローラ電極対ＲＥＰ」とも呼ぶ。

電極保持機構１４の構成は、上記構成に限らず、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの軸の向きを変更可能に保持できる構成であれば、他の構成であってもよい。

図２Ｂに示されるように、ワーク位置検出センサ１６は、２つのワークの縁部、すなわちフランジ対ＦＰの縁部の位置を検出する。より詳細には、ワーク位置検出センサ１６は、フランジ対ＦＰの縁部の端面の位置を検出する。以下、フランジ対ＦＰの縁部の端面を「被検出面ＤＳ」とも呼ぶ。ワーク位置検出センサ１６は、被検出面ＤＳに対向するように支持部材９ａの先端側の凹部９ａ１と中間の凹部９ａ２との間の壁に取り付けられている。すなわち、ワーク位置検出センサ１６は、回転軸９ｃと回転軸９ｅとの間に配置されている。なお、被検出面ＤＳは、フランジ対ＦＰの縁部の端面に限らず、フランジ対ＦＰの縁部の他の面であってもよい。

ワーク位置検出センサ１６は、光照射部１６ａと、受光部１６ｂと、距離演算部１６ｃとを含む。光照射部１６ａは、被検出面ＤＳ及びその周辺領域（例えば各ローラ電極）に光を照射する。光照射部１６ａは、例えばレーザダイオード等の発光素子と、該発光素子からの光を偏向走査する光偏向器とを有する。すなわち、光照射部１６ａは、被検出面ＤＳ及びその周辺領域を光により走査する。受光部１６ｂは、例えばフォトダイオード等の受光素子を有し、光照射部１６ａから射出され、被検出面ＤＳ及びその周辺領域で反射された光を受光する。

距離演算部１６ｃは、例えばＣＰＵ等を含んで構成される。距離演算部１６ｃは、被検出面ＤＳ及びその周辺領域の走査中に、走査位置毎に、光照射部１６ａの射出タイミングと受光部１６ｂの受光タイミングとの時間差を算出する。距離演算部１６ｃは、当該時間差の算出結果のうちの最小値を距離に換算し、その換算値を、被検出面ＤＳまでの距離（ワーク位置検出センサ１６の検出結果）として、制御部１８（図１）へ出力する。なお、被検出面ＤＳ及びその周辺領域の走査中、被検出面ＤＳは、ワーク位置検出センサ１６から最も近い位置にある。

光照射部１６ａ、受光部１６ｂ及び距離演算部１６ｃは、光透過窓１６ｄが開口端部に設けられた断面略Ｕ字状のパッケージ１６ｅ内に収容されている。詳述すると、光照射部１６ａ、受光部１６ｂ及び距離演算部１６ｃは、パッケージ１６ｅの底面上に配置された同一基板上に実装されている。光照射部１６ａから射出された光（射出光）は、光透過窓１６ｄを介して被検出面ＤＳ及びその周辺領域に入射する。被検出面ＤＳ及びその周辺領域で反射された光（反射光）は、光透過窓１６ｄを介して受光部１６ｂに入射する。他の態様では、距離演算部１６ｃを設けずに、距離演算部１６ｃの機能を制御部１８に担わせてもよい。

なお、ワーク位置検出センサ１６の構成及び配置は、上記したものに限らず、適宜変更可能である。ワーク位置検出センサ１６は、例えばイメージセンサ及び画像処理部を含む画像センサであってもよい。この場合、イメージセンサの出力画像（距離画像）に対して、画像処理部でエッジ検出処理を行うことによりフランジ対ＦＰの縁部の位置を検出することができる。ワーク位置検出センサ１６は、例えば２つのイメージセンサを含むステレオ画像センサであってもよい。この場合、２つのイメージセンサの出力から得られる視差値から、フランジ対ＦＰの縁部までの距離を検出することができる。光照射部１６ａと受光部１６ｂは、互いに異なるパッケージ内に収容されてもよい。光照射部１６ａは、光偏向器を有していなくてもよい。この場合、複数の発光素子が配列された発光素子アレイを用いて、被検出面ＤＳ及びその周辺領域に光を照射するようにしてもよい。光照射部１６ａは、発光素子からの光の拡散を抑制するレンズを有していてもよい。この場合、光透過窓１６ｄを設けずに該レンズが露出するように該レンズをパッケージ１６ｅに設けてもよい。受光部１６ｂは、受光素子へ入射する光を集光するレンズを有していてもよい。この場合、光透過窓１６ｄを設けずに該レンズが露出するように該レンズをパッケージ１６ｅに設けてもよい。

図１に示される制御部１８は、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂへの通電を制御するとともに、ワーク位置検出センサ１６の検出結果（以下「センサ出力」とも呼ぶ）に基づいて電極保持機構１４を制御する。制御部１８は、例えばＣＰＵ等を含んで構成される。

ところで、シーム溶接は、電圧（パルス電圧）が印加されるローラ電極対を、重ねられた複数のワーク（例えばフランジ対）における所望の溶接軌道に沿って回転させながら、複数のワークに対して移動させることにより行われる。しかし、実際のシーム溶接時には、シーム溶接装置と重ねられた複数のワークとの距離が時間経過とともに微妙に変動するので、ローラ電極対をそのまま（軸の向きが一定の状態で）移動させると、ローラ電極対が、所望の溶接軌道を中心とする目標範囲から逸脱してしまう。

そこで、制御部１８は、ワーク位置検出センサ１６のセンサ出力に基づいて、電極保持機構１４を制御する。具体的には、制御部１８は、図３に示されるように、センサ出力に基づいて、ローラ電極対ＲＥＰが、所望の溶接軌道ＤＷＴを中心とする目標範囲ＴＲから逸脱しないように、ローラ電極対ＲＥＰの軸の向き（角度）、すなわちローラ電極対ＲＥＰの舵角を制御する。

図４は、制御部１８の制御の構成を示すブロック図である。制御部１８は、図４に示されるように、通電制御部１８ａ、機構制御部１８ｂ、第１判定部１８ｃ及び第２判定部１８ｄを含んで構成される。

機構制御部１８ｂは、ワーク位置検出センサ１６のセンサ出力に基づいて、電極保持機構１４を制御する。詳述すると、機構制御部１８ｂは、センサ出力に基づいて、電極保持機構１４の制御量ＣＡを算出し、その算出結果を、第１判定部１８ｃに送るとともに、必要に応じて電極保持機構１４へ出力する。電極保持機構１４は、入力された制御量ＣＡを用いてローラ電極対ＲＥＰの軸の向き（舵角）を制御する。制御量ＣＡは、センサ出力に基づくローラ電極対ＲＥＰの軸の角度（向き）の目標値と、その時点（制御時）のローラ電極対ＲＥＰの軸の角度との差分である。制御量ＣＡは、ローラ電極対ＲＥＰの軸の向きの制御方向に応じて正負がある。

第１判定部１８ｃは、ワーク位置検出センサ１６の検出結果（センサ出力）に異常があるか否かを判定する。第１判定部１８ｃは、機構制御部１８ｂからの制御量ＣＡに基づいて、センサ出力に異常があるか否かを判定する。

ここで、制御部１８によるセンサ出力に基づく電極保持機構１４の制御量ＣＡ（ローラ電極対ＲＥＰの軸の向きの制御量）は、図５に示されるように、正規分布ＮＤをとる。センサ出力に異常がない場合には、この正規分布ＮＤの平均値Ａｖｅは、所定の閾値Ｔｈ未満となる。したがって、正規分布ＮＤの平均値Ａｖｅが閾値Ｔｈ以上となった場合には、センサ出力に異常があると判定することができる。ここでは、閾値Ｔｈは、例えば平均値Ａｖｅ＋４σである。ただし、σは、正規分布ＮＤの標準偏差である。

そこで、図４に示される第１判定部１８ｃは、制御量ＣＡの平均値が閾値Ｔｈ以上となった場合に、センサ出力に異常があると判定する。制御量ＣＡの平均値Ａｖｅが閾値Ｔｈ以上となるのは、例えば、図２Ｂに示されるワーク位置検出センサ１６の光透過窓１６ｄに異物が付着している場合が挙げられる。また、機構制御部１８ｂには、ローラ電極対ＲＥＰが目標範囲ＴＲを加工するようにワークの形状に対応したティーチングがなされているが、ワーク変更等に伴うワークに対するティーチングのずれが発生している場合等も挙げられる。

図４に示される通電制御部１８ａは、ローラ電極対ＲＥＰへの通電を制御する。具体的には、通電制御部１８ａは、第１判定部１８ｃの判定結果に基づいて、ローラ電極対ＲＥＰへの通電を制御する。

ここで、センサ出力に異常がある場合に、シーム溶接を継続すると、ローラ電極対ＲＥＰが所望の溶接軌道ＤＷＴから大きくずれるおそれがある。そこで、通電制御部１８ａは、センサ出力に異常があると第１判定部１８ｃが判定した場合に、ローラ電極対ＲＥＰへの通電を停止して、シーム溶接を停止する。

第２判定部１８ｄは、センサ出力に異常があると第１判定部１８ｃが判定した場合に、センサ出力の分散値ＤＶ（変動）に基づいて、異常原因を判定する。第２判定部１８ｄは、ワーク位置検出センサ１６の検出結果を受信して、センサ出力の分散値ＤＶを算出する。センサ出力の分散値ＤＶは、センサ出力値の変動の程度を表す。センサ出力の分散値ＤＶは、各センサ出力値と、センサ出力値の平均との差の２乗の平均である。なお、第２判定部１８ｄは、センサ出力の変動状態を示す分散値ＤＶに限らず、例えばセンサ出力の標準偏差（分散値ＤＶの正の平方根）等のセンサ出力の変動状態を示す他の値に基づいて、異常原因を判定してもよい。

具体的には、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲ（図７参照）にない場合に、ワーク位置検出センサ１６に異物が付着したと判定する。第２判定部１８ｄは、判定結果を表示部１９へ出力する。表示部１９は、入力された判定結果を画面に表示（例えば「ワーク位置検出センサ１６に異物が付着」と表示）する。なお、表示部１９に代えて又は加えて、スピーカを含む音声出力部を設け、第２判定部１８ｄの判定結果を、音声出力部を介して音声により出力してもよい。

図６Ａ〜図６Ｃは、センサ出力の互いに異なる異常原因１〜３について説明するための図である。図６Ａ〜図６Ｃの各々において、Ｔａは、ワーク位置検出センサ１６と被検出面ＤＳとの目標距離（ローラ電極対ＲＥＰを所望の溶接軌道ＤＷＴ上に位置させることができる距離）を示す。

図６Ａに示される例では、例えばワーク位置検出センサ１６の光透過窓１６ｄに広範囲に微小な異物が高密度で付着している（例えば、塵埃や油等で汚れている）（異常原因１）。この場合、光照射部１６ａから射出された光が光透過窓１６ｄで散乱され、且つ、被検出面ＤＳ及びその周辺領域で反射された光が光透過窓１６ｄで散乱される。このため、センサ出力の分散値ＤＶが大きくなる（詳しくは所定範囲ＰＲ（図７参照）の上限ＰＲｕより大きくなる）。このとき、センサ出力に基づいてローラ電極対ＲＥＰの軸の向きを制御すると、ローラ電極対ＲＥＰが目標範囲ＴＲを逸脱するおそれがある。

そこで、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合に、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したと判定し、その判定結果を表示部１９へ出力する。表示部１９は、入力された判定結果を画面に表示（例えば「ワーク位置検出センサに汚れが付着」と表示）する。

図６Ｂに示される例では、例えばワーク位置検出センサ１６の光透過窓１６ｄに局所的に異物（粒状の固体又は液体）が付着している（異常原因２）。この場合、光照射部１６ａからの光が当該異物で反射され、受光部１６ｂで受光されるおそれがある。すなわち、ワーク位置検出センサ１６が被検出面ＤＳの位置ではなく当該異物の位置を検出するおそれがある。この場合には、当該異物までの距離に基づいてローラ電極対ＲＥＰの軸の向きが制御されるので、ローラ電極対ＲＥＰが目標範囲ＴＲから逸脱するおそれがある。図６Ｂの場合には、ワーク位置検出センサ１６は、光照射部１６ａから一定距離にある光透過窓１６ｄに付着した異物の位置を検出しているため、センサ出力はほとんど変動しない（略一定値を示す）。したがって、センサ出力の分散値ＤＶは、非常に小さくなる（詳しくは所定範囲ＰＲ（図７参照）の下限ＰＲｌより小さくなる）。

そこで、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したと判定し、その判定結果を表示部１９へ出力する。表示部１９は、入力された判定結果を画面に表示（例えば「ワーク位置検出センサにゴミが付着」と表示）する。

なお、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲ（図７参照）の上限ＰＲｕより大きい場合に、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したと判定し、且つ、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したと判定しているが、これに限らない。例えば、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにあるか否か（ワーク位置検出センサ１６に異物が付着したか否か）のみを判定し、その判定結果を通知（例えば表示部１９に表示）してもよい。例えば、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きいか否か（ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したか否か）及び分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さいか否か（ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したか否か）の一方のみを判定し、その判定結果を通知（例えば表示部１９に表示）してもよい。

図６Ｃに示される例では、機構制御部１８ｂに入力したティーチングのずれ（ワーク形状に対応した適正なティーチングがなされていない状態）が電極保持機構１４に発生している（異常原因３）。この場合、図６Ｃに示されるように、センサ出力が、時間経過とともに目標距離Ｔａ（ワーク位置検出センサ１６と被検出面ＤＳとの目標距離）から離れていく（単調減少する）。この場合、センサ出力に基づいて、ローラ電極対ＲＥＰの軸の向きを制御すると、ローラ電極対ＲＥＰが目標範囲ＴＲ（図３参照）から逸脱するおそれがある。

そこで、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにある場合に、ローラ電極対ＲＥＰが所望の溶接軌道ＤＷＴに従うように電極保持機構１４に設定したティーチングのずれが発生したと判定する。

なお、ティーチング自体に問題がなくても、電極保持機構１４のティーチングに対する追従性が悪くてセンサ出力に異常が発生することも考えられる。そこで、第２判定部１８ｄは、センサ出力の分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにある場合に、「上記電極保持機構１４のティーチングに対する追従性が悪いか、又は上記ティーチング自体に問題がある」と判定し、その判定結果を通知（例えば表示部１９に表示）するようにしてもよい。

次に、上記のように構成されたシーム溶接装置１０の動作を、図８のフローチャートを用いて説明する。

最初のステップＳ１では、オペレータは、シーム溶接装置１０にシーム溶接を開始させる。具体的には、オペレータは、電極保持機構１４を制御して、ローラ電極対ＲＥＰでフランジ対ＦＰを狭持させた後、操作部２１を介して制御部１８へ溶接開始トリガ信号を送信する。より具体的には、オペレータは、操作部２１を介して、ローラ電極１２Ｂを回転駆動するモータ９ｄを適宜移動（スライド）させるとともに、第１関節部１４ａ、第２関節部１４ｂ、第３関節部１４ｃ、第４関節部１４ｄ、第５関節部１４ｅ及び第６関節部１４ｆを適宜動作させることにより、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂでフランジ対ＦＰを狭持させる。

溶接開始トリガ信号を受信した制御部１８は、ローラ電極対ＲＥＰに電圧を印加し、電極保持機構１４を制御して、ローラ電極対ＲＥＰの、フランジ対ＦＰの所望の溶接軌道ＤＷＴに沿った移動を開始させる。具体的には、制御部１８は、モータ９ｂ及びモータ９ｄを作動させて一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを互い反対方向に回転駆動するとともに、第１関節部１４ａ、第２関節部１４ｂ、第３関節部１４ｃ、第４関節部１４ｄ、第５関節部１４ｅ及び第６関節部１４ｆを適宜動作させることにより、ローラ電極対ＲＥＰの、フランジ対ＦＰの所望の溶接軌道ＤＷＴに沿った移動を開始させる。

次のステップＳ２では、ワーク位置検出センサ１６は、被検出面ＤＳの位置を検出し、その検出結果（センサ出力）を機構制御部１８ｂに出力する。

次のステップＳ３では、機構制御部１８ｂは、センサ出力に基づいて、ローラ電極対ＲＥＰの軸の向きの制御量ＣＡを算出し、その算出結果を第１判定部１８ｃに送る。

次のステップＳ４では、第１判定部１８ｃは、制御量ＣＡが閾値Ｔｈ以上であるか否か、すなわちセンサ出力に異常があるか否かを判断する。ここでの判断が否定されるとステップＳ５に移行し、肯定されるとステップＳ８に移行する。

ステップＳ５では、第１判定部１８ｃは、センサ出力が正常（センサ出力に異常なし）と判定する。

次のステップＳ６では、制御部１８は、ローラ電極対ＲＥＰの軸の向きを、算出された制御量ＣＡで制御する。具体的には、機構制御部１８ｂが、ステップＳ３で算出した制御量ＣＡを電極保持機構１４の第１関節部１４ａの駆動部に出力する。これにより、ローラ電極対ＲＥＰの軸の向きが制御量ＣＡだけ制御（変更）される。

次のステップＳ７では、制御部１８は、シーム溶接が完了したか否かを判断する。具体的には、制御部１８は、電極保持機構１４の各関節部の制御量に基づいて、ローラ電極対ＲＥＰが所望の溶接軌道ＤＷＴの終端に到達したと判断したときに、シーム溶接が完了したと判断する。ここでの判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２に戻る。

ステップＳ８では、第１判定部１８ｃは、センサ出力が異常（センサ出力に異常あり）と判定する。

次のステップＳ９では、制御部１８は、シーム溶接を停止させる。具体的には、通電制御部１８ａが、ローラ電極対ＲＥＰへの通電を停止する。

次のステップＳ１０では、第２判定部１８ｄは、センサ出力の分散値ＤＶを算出する。

次のステップＳ１１では、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕよりも大きいか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１２に移行し、否定されるとステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１２では、第２判定部１８ｄは、ワーク位置検出センサ１６（例えば光透過窓１６ｄ）に広範囲に異物が付着したと判定し、その判定結果を通知する（表示部１９に表示させる）。オペレータは、表示部１９に表示された判定結果を確認後、ワーク位置検出センサ１６の清掃、交換等の対応を速やかにとることができる。ステップＳ１２が実行されると、フローは終了する。

ステップＳ１３では、第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌよりも小さいか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１４に移行し、否定されるとステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１４では、第２判定部１８ｄは、ワーク位置検出センサ１６（例えば光透過窓１６ｄ）に局所的に異物が付着したと判定し、その判定結果を通知する（表示部１９に表示させる）。オペレータは、表示部１９に表示された判定結果を確認後、ワーク位置検出センサ１６の清掃、交換等の対応を速やかにとることができる。ステップＳ１４が実行されると、フローは終了する。

ステップＳ１５では、第２判定部１８ｄは、電極保持機構１４に目標範囲ＴＲを教示するティーチングのずれが発生したと判定し、その判定結果を通知する（表示部１９に表示させる）。オペレータは、表示部１９に表示された判定結果を確認後、ティーチングのずれを抑制するための対応を速やかにとることができる。ステップＳ１５が実行されると、フローは終了する。

次に、上記のように構成されたシーム溶接装置１０の効果を説明する。

本実施形態のシーム溶接装置１０は、重ねられた２つのフランジ１３、１５（複数のワーク）を電圧が印加される一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂで挟んで一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを回転させながら２つのフランジ１３、１５に対して移動させることにより、２つのフランジ１３、１５をシーム溶接するシーム溶接装置である。シーム溶接装置１０は、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを該一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの軸の向きを変更可能に保持する電極保持機構１４と、２つのフランジ１３、１５の縁部の位置（被検出面ＤＳの位置）を検出するワーク位置検出センサ１６と、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂへの通電を制御するとともに、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に基づいて電極保持機構１４を制御する制御部１８と、を備える。制御部１８は、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があるか否かを判定する第１判定部１８ｃと、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があると第１判定部１８ｃが判定した場合に、ワーク位置検出センサ１６の検出結果の分散値ＤＶに基づいて、異常原因を判定する第２判定部１８ｄと、を含む。

これにより、制御部１８は、ワーク位置検出センサ１６の検出結果の異常原因（不具合）を判定し、それぞれの場合に応じた対応をとることができる。これにより、不具合に対処する時間を削減することができる。

第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにない場合に、ワーク位置検出センサ１６に異物が付着したと判定する。これにより、ワーク位置検出センサ１６の検出結果の異常原因（不具合）を、ワーク位置検出センサ１６に異物が付着した場合とその他の場合とに分けて認識させることができる。

第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合に、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したと判定する。これにより、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合は、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着してワーク位置検出センサ１６が検出対象である２つのフランジ１３、１５の縁部を検出できていないと考えられるため、そのような妥当な判定を下すことができる。

第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したと判定する。これにより、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合は、ワーク位置検出センサ１６が検出対象である２つのフランジ１３、１５の縁部ではなくワーク位置検出センサ１６に局所的に付着した異物を検出していると考えられるため、そのような妥当な判定を下すことができる。

第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合に、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したと判断し、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したと判断する。分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合及び分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、それぞれに応じた妥当な判定を下すことができる。

第２判定部１８ｄは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにある場合に、電極保持機構１４に目標範囲ＴＲを教示するティーチングのずれが発生したと判定する。これにより、ティーチングのずれに対処することを促すことができる。

第１判定部１８ｃは、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に基づく電極保持機構１４の制御量ＣＡに基づいて、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があるか否かを判定する。これにより、例えば制御量ＣＡの平均値Ａｖｅを閾値Ｔｈと比較するだけの簡易な手法により、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があるか否かを判定することができる。

制御部１８は、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があると第１判定部１８ｃが判定した場合に、シーム溶接を停止する。これにより、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂが所望の溶接軌道ＤＷＴから大きくずれた状態（一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂが目標範囲ＴＲから逸脱した状態）でシーム溶接が継続されることを防止できる。

本実施形態のシーム溶接方法は、重ねられた２つのフランジ１３、１５（複数のワーク）を電圧が印加される一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂで挟んで一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂを回転させながら移動させて行われるシーム溶接を開始するシーム溶接開始ステップと、２つのフランジ１３、１５の縁部の位置をワーク位置検出センサ１６で検出するワーク位置検出ステップと、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があるか否かを判定する第１判定ステップと、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があると第１判定ステップが判定した場合に、ワーク位置検出センサ１６の検出結果の分散値ＤＶに基づいて、異常原因を判定する第２判定ステップと、を含む。

これにより、第２判定ステップでは、ワーク位置検出センサ１６の検出結果の異常原因（不具合）を判定し、それぞれの場合に応じた対応をとることができる。これにより、不具合に対処する時間を削減することができる。

第２判定ステップは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにない場合に、ワーク位置検出センサ１６に異物が付着したと判定する。これにより、ワーク位置検出センサ１６の検出結果の異常原因（不具合）を、ワーク位置検出センサ１６に異物が付着した場合とその他の場合とに分けて通知することができる。

第２判定ステップは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合に、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したと判定する。これにより、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合は、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着してワーク位置検出センサ１６が検出対象である２つのフランジ１３、１５の縁部を検出できていないと考えられるため、そのような妥当な判定を下すことができる。

第２判定ステップは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したと判定する。これにより、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合は、ワーク位置検出センサ１６が検出対象である２つのフランジ１３、１５の縁部ではなくワーク位置検出センサ１６に局所的に付着した異物を検出していると考えられるため、そのような妥当な判定を下すことができる。

第２判定ステップは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合に、ワーク位置検出センサ１６に広範囲に異物が付着したと判断し、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、ワーク位置検出センサ１６に局所的に異物が付着したと判断する。これにより、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの上限ＰＲｕより大きい場合及び分散値ＤＶが所定範囲ＰＲの下限ＰＲｌより小さい場合に、それぞれに応じた妥当な判定を下すことができる。

第２判定ステップは、分散値ＤＶが所定範囲ＰＲにある場合に、電極保持機構１４に目標範囲ＴＲを教示するティーチングのずれが発生したと判定する。これにより、ティーチングのずれに対処することを促すことができる。

第１判定ステップは、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に基づく一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂの軸の制御量ＣＡに基づいて、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があるか否かを判定する。これにより、例えば制御量ＣＡの平均値Ａｖｅを閾値Ｔｈと比較するだけの簡易な手法により、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があるか否かを判定することができる。

第２判定ステップは、ワーク位置検出センサ１６の検出結果に異常があると第１判定ステップが判定した場合に、シーム溶接を停止する。これにより、一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂが所望の溶接軌道ＤＷＴから大きくずれた状態（一対のローラ電極１２Ａ、１２Ｂが目標範囲ＴＲから逸脱した状態）でシーム溶接が継続されることを防止できる。

１０…シーム溶接装置 １２Ａ、１２Ｂ…ローラ電極
１３、１５…フランジ（ワーク） １４…電極保持機構
１６…ワーク位置検出センサ １８…制御部
１８ａ…通電制御部 １８ｃ…第１判定部
１８ｄ…第２判定部 ＤＳ…被検出面（ワークの縁部）

Claims (16)

1. 重ねられた複数のワークを電圧が印加される一対のローラ電極で挟んで前記一対のローラ電極を回転させながら前記複数のワークに対して移動させることにより、前記複数のワークをシーム溶接するシーム溶接装置であって、
   前記一対のローラ電極を該一対のローラ電極の軸の向きを変更可能に保持する電極保持機構と、
   前記複数のワークの縁部の位置を検出するワーク位置検出センサと、
   前記一対のローラ電極への通電を制御するとともに、前記ワーク位置検出センサの検出結果に基づいて前記電極保持機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があるか否かを判定する第１判定部と、
   前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があると前記第１判定部が判定した場合に、前記ワーク位置検出センサの検出結果の変動状態に基づいて、異常原因を判定する第２判定部と、
   を含む、シーム溶接装置。
2. 請求項１に記載のシーム溶接装置であって、
   前記第２判定部は、前記変動状態を示す数値が所定範囲にない場合に、前記ワーク位置検出センサに異物が付着したと判定する、シーム溶接装置。
3. 請求項２に記載のシーム溶接装置であって、
   前記第２判定部は、前記変動状態を示す数値が前記所定範囲の上限より大きい場合に、前記ワーク位置検出センサに広範囲に異物が付着したと判定する、シーム溶接装置。
4. 請求項２に記載のシーム溶接装置であって、
   前記第２判定部は、前記変動状態を示す数値が前記所定範囲の下限より小さい場合に、前記ワーク位置検出センサに局所的に異物が付着したと判定する、シーム溶接装置。
5. 請求項２に記載のシーム溶接装置であって、
   前記第２判定部は、
   前記変動状態を示す数値が前記所定範囲の上限より大きい場合に、前記ワーク位置検出センサに広範囲に異物が付着したと判断し、
   前記変動状態を示す数値が前記所定範囲の下限より小さい場合に、前記ワーク位置検出センサに局所的に異物が付着したと判断する、シーム溶接装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載のシーム溶接装置であって、
   前記第２判定部は、前記変動状態を示す数値が所定範囲の上限と下限との間にある場合に、前記電極保持機構へのティーチングのずれが発生したと判定する、シーム溶接装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のシーム溶接装置であって、
   前記第１判定部は、前記ワーク位置検出センサの検出結果に基づく前記電極保持機構の制御量に基づいて、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があるか否かを判定する、シーム溶接装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のシーム溶接装置であって、
   前記制御部は、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があると前記第１判定部が判定した場合に、前記シーム溶接を停止する、シーム溶接装置。
9. 重ねられた複数のワークを電圧が印加される一対のローラ電極で挟んで前記一対のローラ電極を回転させながら移動させて行われるシーム溶接を開始するシーム溶接開始ステップと、
   前記複数のワークの縁部の位置をワーク位置検出センサで検出するワーク位置検出ステップと、
   前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があるか否かを判定する第１判定ステップと、
   前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があると前記第１判定ステップが判定した場合に、前記ワーク位置検出センサの検出結果の変動状態に基づいて、異常原因を判定する第２判定ステップと、
   を含む、シーム溶接方法。
10. 請求項９に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第２判定ステップは、前記変動状態を示す数値が所定範囲にない場合に、前記ワーク位置検出センサに異物が付着したと判定する、シーム溶接方法。
11. 請求項１０に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第２判定ステップは、前記変動状態を示す数値が所定範囲の上限より大きい場合に、前記ワーク位置検出センサに広範囲に異物が付着したと判定する、シーム溶接方法。
12. 請求項１０に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第２判定ステップは、前記変動状態を示す数値が所定範囲の下限より小さい場合に、前記ワーク位置検出センサに局所的に異物が付着したと判定する、シーム溶接方法。
13. 請求項１０に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第２判定ステップは、
    前記変動状態を示す数値が所定範囲の上限より大きい場合に、前記ワーク位置検出センサに広範囲に異物が付着したと判断し、
    前記変動状態を示す数値が前記所定範囲の下限より小さい場合に、前記ワーク位置検出センサに局所的に異物が付着したと判断する、シーム溶接方法。
14. 請求項１０に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第２判定ステップは、前記変動状態を示す数値が所定範囲の上限と下限との間にある場合に、ティーチングのずれが発生したと判定する、シーム溶接方法。
15. 請求項９〜１４のいずれか１項に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第１判定ステップは、前記ワーク位置検出センサの検出結果に基づく前記一対のローラ電極の軸の制御量に基づいて、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があるか否かを判定する、シーム溶接方法。
16. 請求項９〜１５のいずれか１項に記載のシーム溶接方法であって、
    前記第２判定ステップは、前記ワーク位置検出センサの検出結果に異常があると前記第１判定ステップが判定した場合に、前記シーム溶接を停止する、シーム溶接方法。

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