WO2017159546A1 - シーム溶接方法及びシーム溶接装置 - Google Patents

シーム溶接方法及びシーム溶接装置 Download PDF

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roller electrode
seam
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光隆 伊賀上
雄也 石川
泰宏 河合
児玉　哲也
和彦 山足
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本田技研工業株式会社
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    • B23K2101/18—Sheet panels

Definitions

  • the present invention relates to a seam welding method for performing seam welding of a laminate by energizing between the roller electrode pair while moving the laminate sandwiched between the roller electrode pair relative to the roller electrode pair, and
  • the present invention relates to a seam welding apparatus.
  • Seam welding is widely known as a technique for joining metal plates continuously in a linear fashion.
  • the energized state between the roller electrode pair while relatively moving the laminated body and the roller electrode pair There is a method in which welding is performed by successively repeating the on / off operation (for example, Patent Document 1).
  • Such seam welding is automatically performed by a seam welding apparatus, and therefore, it is useful because the joining work can be performed with high accuracy in a short time as compared with the case where the seam welding is performed manually.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and even when a failure occurs in equipment such as a power outage and seam welding stops urgently, spot welding is performed in a separate process after the seam welding is completed. It is an object of the present invention to provide a seam welding method and a seam welding apparatus capable of performing seam welding without an unwelded portion.
  • a laminated body formed by laminating a plurality of workpieces is sandwiched between roller electrode pairs, and the roller electrode pair is moved while moving the roller electrode pair relative to the laminated body.
  • seam welding method of the present invention when seam welding is performed, a failure occurs in the facility such as a power failure, and the seam welding is stopped in an emergency state with the power supply to the roller electrode pair cut off.
  • the electrode pair is moved by a predetermined distance in the direction opposite to the relative traveling direction of the roller electrode pair with respect to the laminated plate during seam welding, spot welding is executed at that position, and then seam welding is resumed. Therefore, even when seam welding stops urgently and an unwelded portion is generated, the bead continuity can be maintained by performing spot welding on the unwelded portion after returning by a predetermined distance. Therefore, it is not necessary to provide a separate spot welding process after seam welding.
  • the position where spot welding is performed on the laminated body is a position separated from the end portion of the nugget formed by seam welding formed on the laminated body immediately before an emergency stop.
  • the position at which spot welding is performed on the laminate is on a path along which the laminate moves relative to the roller electrode pair. This is because spot welding is performed on the seam welding path, so that the position can be easily set.
  • the spot welding is performed such that a nugget formed by seam welding formed on the laminate immediately before an emergency stop overlaps with a nugget formed on the laminate by the spot welding. It is preferable. By doing in this way, since the terminal part of the nugget by seam welding and the nugget of spot welding are connected, a continuous nugget can be formed and sealability can be improved.
  • the nugget formed on the laminate by the spot welding overlaps with the nugget formed on the laminate by the seam welding. It is preferable to carry out. By doing in this way, since the nugget of spot welding and the starting end part of the nugget by seam welding are connected, a continuous nugget can be formed and the sealing performance can be improved.
  • the welding position by seam welding of the laminate is stored in the storage means as needed, and the roller electrode pair is set when the seam welding is stopped. It is preferable that the predetermined distance that moves in the direction opposite to the relative movement direction at the time is determined based on the welding position stored in the storage means when stopped. As described above, the predetermined distance is determined based on the welding position information stored in the storage means, and the spot welding position can be accurately set by setting the predetermined distance.
  • the relative moving speed of the roller electrode pair with respect to the laminated body is stored in a storage means as needed, and is set when the seam welding is stopped.
  • the predetermined distance by which the body moves in the direction opposite to the relative movement direction during seam welding is obtained based on the movement speed stored at the time of stop in the storage means, and the distance by which the laminate is relatively moved immediately after the stop is determined. It is preferable to determine based on the distance. If the movement speed when seam welding is stopped is known, the distance until the relative movement of the roller electrode pair with respect to the laminate stops can be calculated.
  • the said moving speed can be memorize
  • the seam welding apparatus of the present invention is characterized by performing seam welding of the laminate using the above seam welding method.
  • the seam welding device of the present invention enables spot welding to be performed on unwelded parts even when equipment failure such as a power failure occurs and seam welding stops, and spot welding in a separate process is performed after seam welding is completed. There is no need to do.
  • FIG. 4A is a schematic explanatory diagram at a first point in time of an energized state and a welded state of the laminate.
  • FIG. 4B is a schematic explanatory diagram at a second time point of the energized state and the welded state of the laminated body.
  • FIG. 4C is a schematic explanatory diagram at a third time point of the energized state and the welded state of the laminated body. 2 is a timing chart of on / off operation of the switch shown in FIG. 1.
  • FIG. 4A is a schematic explanatory diagram at a first point in time of an energized state and a welded state of the laminate.
  • FIG. 4B is a schematic explanatory diagram at a second time point of the energized state and the welded state of the laminated body.
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a first operation of the roller electrode pair from when the seam welding is stopped to when the seam welding is resumed.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a second operation of the roller electrode pair from when the seam welding is stopped to when the seam welding is resumed.
  • FIG. 6C is a schematic diagram illustrating a third operation of the roller electrode pair from when the seam welding is stopped to when the seam welding is resumed.
  • FIG. 6D is a schematic diagram illustrating a fourth operation of the roller electrode pair from when the seam welding is stopped to when the seam welding is resumed.
  • FIG. 6E is a schematic diagram illustrating a fifth operation of the roller electrode pair from when the seam welding is stopped to when the seam welding is resumed.
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a first operation of the roller electrode pair from when the seam welding is stopped to when the seam welding is resumed.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a second operation of the roller electrode pair from when the seam welding is
  • FIG. 7A is a schematic explanatory diagram showing a change in moving speed of the roller electrode pair with respect to elapsed time in time series.
  • FIG. 7B is a schematic explanatory diagram showing changes in energization state of the roller electrode pair 23 with respect to elapsed time in time series.
  • FIG. 1 is a side view showing an outline of a seam welding apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the seam welding apparatus 10 includes an articulated robot 12 and a seam welder 16 supported by a tip arm 14 of the articulated robot 12.
  • the seam welding apparatus 10 configured by combining the articulated robot 12 and the seam welder 16 in this way is known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-167896 and Utility Model Registration No. 3124033. It is. Therefore, the detailed description about the said structure is abbreviate
  • the seam welder 16 includes a first roller electrode 20 and a second roller electrode 22 supported on the tip arm 14 via a mount 18 (see FIG. 1).
  • the first roller electrode 20 and the second roller electrode 22 may be collectively referred to as a roller electrode pair 23.
  • the first roller electrode 20 is disposed above the stacked body 24, and the second roller electrode 22 is disposed below the stacked body 24. That is, the seam welder 16 sandwiches the laminate 24 with the roller electrode pair 23.
  • the laminate 24 to be welded is configured by laminating two metal plates 26 and 28 in this order from below.
  • the metal plates 26 and 28 are not particularly limited, and are made of, for example, JAC590, JAC780, or JAC980 (all of which are high-performance high-tensile steel plates defined in the Japan Iron and Steel Federation standard, so-called high-tensile materials).
  • the thicknesses of the metal plates 26 and 28 are set to D1 and D2 (for example, about 1 mm to about 2 mm), respectively.
  • the number of metal plates to be laminated is not limited to two shown in this example, and may be three or more.
  • the guide 18 is laid on the mount 18.
  • the guide rail 30 includes a first cylinder (not shown) for moving the first roller electrode 20 supported by the first moving table 32 in a direction toward or away from the second roller electrode 22, and a second movement.
  • a second cylinder (not shown) for displacing the second roller electrode 22 supported by the table 34 in a direction approaching or separating from the first roller electrode 20 is supported.
  • the first moving table 32 supports a first rotation motor (not shown) for energizing the first roller electrode 20, and the second moving table 34 rotates the second roller electrode 22.
  • a second rotating motor (not shown) for energizing is supported. Since such a configuration is known, illustration and detailed description are omitted.
  • a servo motor or the like may be employed instead of the first cylinder and the second cylinder.
  • a concave portion 38 of the first moving table 32 that supports the first roller electrode 20 and a concave portion 40 of the second moving table 34 that supports the second roller electrode 22 are slidable on the convex portion 36 of the guide rail 30. Engaged.
  • the first moving table 32 is connected to a first rod (not shown) of the first cylinder
  • the second moving table 34 is connected to a second rod (not shown) of the second cylinder.
  • first roller electrode 20 is displaced in a direction (arrow Y2, Y1 direction) approaching or separating from the second roller electrode 22 as the first rod of the first cylinder moves back and forth.
  • second roller electrode 22 is displaced in a direction (arrow Y1, Y2 direction) approaching or separating from the first roller electrode 20 as the second rod of the second cylinder moves back and forth.
  • a first shaft 42 is interposed between the first roller electrode 20 and the first moving table 32. As the first shaft 42 rotates under the action of the first rotation motor, the first roller electrode 20 rotates. Similarly, the second roller electrode 22 rotates as the second shaft 44 rotates under the action of the second rotation motor. The first roller electrode 20 and the second roller electrode 22 can be rotated not only in the normal direction but also in the reverse direction.
  • a speed sensor 46 capable of detecting an actual moving speed of the first roller electrode 20 (hereinafter also referred to as an actual speed va) is embedded in the first shaft 42.
  • the sensor system and / or arrangement position of the speed sensor 46 may be arbitrarily changed within a range in which the relative actual speed va between the roller electrode pair 23 and the laminate 24 can be accurately measured.
  • the first roller electrode 20 is electrically connected to the positive electrode (so-called hot side, also referred to as a positive electrode for convenience) of the AC power supply 50 via a first lead wire (power line) 48. Is done.
  • the second roller electrode 22 is electrically connected to the negative electrode (so-called cold side, also referred to as a minus electrode for convenience) of the AC power supply 50 via a second lead wire (power line) 52.
  • two-pole switches 54 are interposed between the first lead wires 48 and the second lead wires 52, respectively.
  • an electronic switch using a power element can be adopted as the switch 54.
  • the ON / OFF operation of the switch 54 is sequentially repeated at a relatively short time interval.
  • an encode on state a state in which a current is temporarily supplied between the roller electrode pair 23 in the process of performing seam welding
  • a state in which the current supply between the roller electrode pair 23 is temporarily stopped is referred to as an “energization off state”.
  • the first and second cylinders, the first and second rotating motors, the speed sensor 46, the AC power supply 50, and the switch 54 are electrically connected to the control unit 56 (see FIG. 1) as control means. Are connected to each other.
  • the control unit 56 includes a drive control unit 58 that drives and controls the first and second cylinders based on previously acquired teaching data, an energization control unit 60 that controls the energization state between the roller electrode pair 23, and an energization control unit 60.
  • the drive control unit 58 includes a memory (storage means) that stores a welding position in the laminate 24 during seam welding and / or a relative moving speed of the laminate 24 with respect to the roller electrode pair 23 as needed.
  • the seam welding apparatus 10 basically includes the seam welding machine 16 configured as described above. Next, the function and effect will be described in relation to the seam welding method according to this embodiment.
  • the articulated robot 12 moves the tip arm 14, that is, the seam welder 16 so that the laminate 24 is disposed between the first roller electrode 20 and the second roller electrode 22.
  • the first cylinder and the second cylinder are urged under the action of the control unit 56 (drive control unit 58), and accordingly, the first rod and the second rod start moving forward. That is, the second roller electrode 22 is displaced in the direction of the arrow Y1 so as to approach the first roller electrode 20, and the arrow Y2 so that the first roller electrode 20 approaches the second roller electrode 22. Displaces in the direction. As a result, the laminate 24 is sandwiched between the first roller electrode 20 and the second roller electrode 22.
  • the drive control unit 58 determines that the pressure (F1) of the first roller electrode 20 against the metal plate 28 is balanced with the pressure (F2) of the second roller electrode 22 against the metal plate 26.
  • the driving force of the first rod and the second rod of the cylinder and the second cylinder and the driving force of the second rod of the second cylinder are controlled.
  • the drive control unit 58 moves the roller electrode pair 23 in the moving direction at a predetermined speed by rotating the first and second rotation motors at a predetermined rotation speed. Then, the energization control unit 60 turns on the switch 54 and starts energization from the AC power supply 50 to the stacked body 24.
  • first roller electrode 20 is connected to the positive electrode of the AC power source 50 and the second roller electrode 22 is connected to the negative electrode of the AC power source 50, as shown in FIG.
  • Current i flows from the first to the second roller electrode 22.
  • FIG. 4A to 4C are schematic explanatory diagrams showing the energized state and the welded state of the laminate 24 in time series.
  • FIG. 5 is a timing chart of the on / off operation of the switch 54 shown in FIG.
  • the switch 54 since the switch 54 is in the ON state from time t1 to time t2, the current i flows from the AC power supply 50 to the second roller electrode 22 through the first roller electrode 20. Then, resistance heat is generated in the vicinity of the contact surface between the metal plate 26 and the metal plate 28, and heating / melting is started by Joule heat based on the current i. Thereby, a nugget 80 is formed at a position between the first roller electrode 20 and the second roller electrode 22.
  • the energization control unit 60 turns off the switch 54 (off state) and stops energization from the AC power supply 50 to the stacked body 24.
  • a new position is formed between the first roller electrode 20 and the second roller electrode 22 as described above.
  • a nugget 82 is formed.
  • the roller electrode pair 23 is moved along the movement direction, the nugget 82 is formed at a position on the right side (movement direction side) of the position of the nugget 80.
  • a continuous nugget 84 in which the nuggets 80 and 82 are connected is formed.
  • the nuggets 80 and 82 which adjoin each other via the duplication part 86 are mutually connected, and the continuity of a nugget is maintained.
  • the off state (time t4 to t5), the on state (time t5 to t6), and the off state (time t6 to t7) are repeated according to the on / off operation of the switch 54.
  • seam welding is performed as described above.
  • FIG. 6 and FIG. 7 for the processing when a failure occurs in a facility such as a power failure and seam welding is stopped in a state where the power supply to the roller electrode pair is cut off and then recovered from the stop. explain.
  • FIGS. 6A to 6E are diagrams schematically showing the operation and welding state of the roller electrode pair 23 and the laminate 24 from the time when seam welding is stopped to the time when seam welding is resumed.
  • FIG. 7B shows a change in the energization state of the roller electrode pair 23 with respect to the elapsed time.
  • FIG. 6A shows a state at the time when seam welding is stopped (time T 1 in FIG. 7). At this time, energization to the roller electrode pair 23 is stopped, but the movement of the roller electrode pair 23 is suddenly stopped. Stop after moving a certain distance due to inertia.
  • FIG. 6B shows a state where the roller electrode pair 23 is completely stopped (time T 2 in FIG. 7), and the position of the roller electrode pair 23 corresponding to FIG. 6A is indicated by a broken line. From FIG. 6B, the roller electrode pair 23 has been moved and stopped by the distance d from the time when the seam welding is stopped.
  • the nugget 80 formed by the roller electrode pair 23 is not formed after the energization of the roller electrode pair 23 is stopped, and therefore reaches the end 80E. At the distance d, since the energization to the roller electrode pair 23 is stopped, no nugget is formed.
  • the roller electrode pair 23 is rotated in the opposite direction to that during the seam welding, and is moved and stopped in the opposite direction by a predetermined distance (time points T 3 to T 4 in FIG. 7).
  • the predetermined distance is separated from the end portion of the nugget formed by seam welding formed in the laminate 24 immediately before the seam welding is stopped in order to suppress the current splitting of spot welding and to improve the nugget formed by spot welding. It is preferable that the position is the same. In other words, the distance is preferably less than the distance d.
  • the predetermined distance by which the roller electrode pair 23 is moved in the reverse direction is a welding position in the laminate 24 during seam welding, which is stored in the memory of the drive control unit 58, and is stored when seam welding is stopped. It can be determined based on the welding position. That is, when seam welding is resumed after seam welding is stopped, the distance (distance d in FIG. 6B) from the welding position at the time of stopping stored in the memory to the position (current position) in the stopped state can be obtained.
  • the predetermined distance may be set to be less than the obtained distance d.
  • the distance d can be obtained based on the relative moving speed of the laminated body 24 with respect to the roller electrode pair 23 during seam welding stored in the memory of the drive control unit 58. Since the distance d is substantially proportional to the relative moving speed of the laminated body 24 with respect to the roller electrode pair 23 immediately before the seam welding is stopped, the distance d can be obtained based on the moving speed.
  • the predetermined distance may be set to be less than the obtained distance d.
  • the position where spot welding is performed is preferably on a path along which the laminate 24 moves relative to the roller electrode pair 23 in order to easily set the position.
  • the state of sandwiching the laminated body 24 of the roller electrode pair 23 may be released, and the roller electrodes 20 and 21 may be moved away from the laminated body 24 in the opposite direction.
  • spot welding is performed (time points T 4 to T 5 in FIG. 7). This spot welding is performed at a lower current and direct current than seam welding. And the nugget 86 is formed by the said spot welding as shown in FIG.
  • spot welding is performed so that a nugget formed by seam welding formed on the laminate 24 immediately before the seam welding is stopped overlaps with a nugget 86 formed on the laminate 24 by spot welding. It is preferable to do. By doing in this way, since the terminal part of the nugget by seam welding and the nugget of spot welding are connected, a continuous nugget can be formed and sealability can be improved.
  • seam welding is resumed, and seam welding is performed without any unwelded portions as shown in FIG. 6E.
  • the seam welding is performed such that the nugget 86 formed on the laminated body 24 by spot welding and the nugget 80 formed on the laminated body 24 by resuming seam welding overlap each other. It is preferable to do. Since the nugget 86 by spot welding and the start end portion 80B of the nugget 80 by seam welding are connected, a continuous nugget can be formed and the sealing performance can be improved.
  • the energization of the roller electrode pair 23 is preferably performed by gradually increasing the current until the moving speed of the laminate 24 with respect to the roller electrode pair 23 reaches a constant speed (time points T 5 to T 6 in FIG. 7). This is because if a current is suddenly applied in a state where the moving speed is low, heat is generated more locally than necessary, and defects such as perforations may occur.
  • the current is not gradually increased with respect to the roller electrode pair 23, but immediately before the moving speed of the laminate 24 with respect to the roller electrode pair 23 becomes a constant speed (FIG. 7).
  • current may be supplied so that the current value in the case of performing normal seam welding is reached instantaneously. This is because if the moving speed is equal to or higher than a certain speed, local heat generation is mitigated and problems such as perforation are not generated.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course be freely changed without departing from the gist of the present invention.
  • the present embodiment only the roller electrode pair 23 is moved, but at least one of the roller electrode pair 23 and the laminate 24 may be moved. This is because the present invention can be applied as long as both are relatively moved.
  • spot welding is performed by stopping the rotation of the roller electrode pair 23. However, if it is extremely small, it may not be completely stopped. Further, in spot welding, a constant current is applied for a long time, but the voltage may be changed or a pulse waveform may be used as long as it is somewhat.

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Abstract

停電など設備に不具合が発生してシーム溶接が緊急停止した場合であっても、シーム溶接終了後に別工程でのスポット溶接を実行することなく、未溶接部分がないシーム溶接が可能なシーム溶接方法及びシーム溶接装置を提供する。　複数のワーク（２６，２８）を積層して形成された積層体（２４）をローラ電極対（２３）で挟持し、積層体（２４）をローラ電極対（２３）に対して相対的に移動させながら、ローラ電極対（２３）間での通電状態のオン・オフ動作を遂次繰り返すことで、積層体（２４）のシーム溶接を行う。シーム溶接が、ローラ電極対（２３）への通電が断たれた状態で停止した後、シーム溶接再開に際し、積層体（２４）をシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に所定距離移動し、積層体（２４）に対してスポット溶接を実行し、その後シーム溶接を再開する。

Description

シーム溶接方法及びシーム溶接装置
　本発明は、ローラ電極対で挟持された積層体をローラ電極対に対して相対的に移動させながら、ローラ電極対間で通電させることで、積層体のシーム溶接を行うためのシーム溶接方法及びシーム溶接装置に関する。
　シーム溶接は、金属板同士を線状に連続的に接合する手法として広く知られている。その一形態として、積層された金属板（積層体）をローラ電極対を用いて加圧・挟持した後、この積層体及びこのローラ電極対を相対移動させながら、ローラ電極対間での通電状態のオン・オフ動作を遂次繰り返して溶接を行う方法が挙げられる（例えば、特許文献１）。このようなシーム溶接は、シーム溶接装置により自動的に実行されるため、手作業で行う場合と比較して、短時間で精度よく接合作業を行うことができるため有用である。
特開２０１３－１６６１７８号公報
　通常のシーム溶接は、停電や設備の不具合などで溶接処理が停止した場合、溶接電流はすぐに断たれるものの積層体に対するローラ電極対の相対移動は急には停止できず、所定距離だけ移動した後に停止することになる。そして、その停止位置からシーム溶接を再開しても、溶接電流が断たれた位置から積層体に対するローラ電極対の相対移動の停止まで間はシーム溶接がなされず、未溶接の部分が生じる。そこで、ビードの終端と始端とをラップするように加工することで終始端部の連続性を保つようにしている。
　ところが、最近の自動車用鋼板のシーム溶接の場合、ハイテン材を多用し、板厚もそれぞれ異なることから、上記のようなラップ加工を行うと、スパッタの発生や穴あきなどの溶接不良が発生してしまう。そのため、停止後にシーム溶接を再開する際は、その終始端部を未溶接としたままでシーム溶接工程を終了させ、必要に応じてその後に別工程でスポット溶接にて補強する場合があり、製造コストアップや製造時間にバラツキなどが生じていた。
　本発明は、以上の従来の問題に鑑みなされたものであり、停電など設備に不具合が発生してシーム溶接が緊急停止した場合であっても、シーム溶接終了後に別工程でのスポット溶接を実行することなく、未溶接部分がないシーム溶接が可能なシーム溶接方法及びシーム溶接装置を提供することにある。
　本発明のシーム溶接方法は、複数のワークを積層して形成された積層体をローラ電極対で挟持し、前記ローラ電極対を前記積層体に対して相対的に移動させながら、前記ローラ電極対間で通電することで、前記積層体のシーム溶接を行うためのシーム溶接方法であって、
　前記シーム溶接が、前記ローラ電極対への通電が断たれた状態で停止した後、シーム溶接再開に際し、前記ローラ電極対をシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に所定距離移動し、前記積層体に対してスポット溶接を実行し、前記スポット溶接を実行した後にシーム溶接を再開することを特徴とする。
　本発明のシーム溶接方法においては、シーム溶接実行中に、停電など設備に不具合が発生してシーム溶接が、ローラ電極対への通電が断たれた状態で緊急停止し、その後復旧した場合、ローラ電極対をシーム溶接中における積層板に対するローラ電極対の相対走行方向とは逆方向に所定距離移動し、その位置でスポット溶接を実行し、その後シーム溶接を再開する。従って、シーム溶接が緊急停止し未溶接の部分が生じた場合でも、所定距離だけ戻って未溶接の部分に対してスポット溶接を実行することでビードの連続性を保つことができる。よって、シーム溶接終了後に別途スポット溶接の工程を設ける必要がない。
　本発明のシーム溶接方法において、前記積層体に対してスポット溶接を実行する位置は、緊急停止直前に前記積層体に形成されたシーム溶接によるナゲットの終端部から離間した位置であることが好ましい。シーム溶接によるナゲットから離間した位置にスポット溶接を実行することで、スポット溶接の電流の分流を抑えることができ、スポット溶接によるナゲットが生成しやすくなる。
　この場合、前記積層体に対してスポット溶接を実行する位置は、前記積層体が前記ローラ電極対に対して相対的に移動する経路上にあることが好ましい。スポット溶接をシーム溶接の経路上で行うため、位置の設定がしやすくなるためである。
　本発明のシーム溶接方法においては、前記スポット溶接は、緊急停止直前に前記積層体に形成されたシーム溶接によるナゲットと、前記スポット溶接によって前記積層体に形成されるナゲットとが重なるように実行することが好ましい。このようにすることで、シーム溶接によるナゲットの終端部と、スポット溶接のナゲットとが繋がるため、連続性のあるナゲットを形成することができシール性を向上することができる。
　本発明のシーム溶接方法においては、スポット溶接後に再開する前記シーム溶接は、前記スポット溶接により前記積層体に形成されたナゲットと、前記シーム溶接によって前記積層体に形成されるナゲットとが重なるように実行することが好ましい。このようにすることで、スポット溶接のナゲットと、シーム溶接によるナゲットの始端部とが繋がるため、連続性のあるナゲットを形成することができシール性を向上することができる。
　本発明のシーム溶接方法において、シーム溶接中における、前記積層体のシーム溶接による溶接位置を記憶手段に随時記憶しておき、前記シーム溶接が停止した際に設定する、前記ローラ電極対がシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に移動する所定距離を、前記記憶手段に停止時に記憶された溶接位置に基づいて決定することが好ましい。このように、前記所定距離を、記憶手段に記憶された溶接位置情報に基づいて決定し、その距離に設定することでスポット溶接する位置を正確に設定することができる。
　本発明のシーム溶接方法において、シーム溶接中における、前記ローラ電極対の前記積層体に対する相対的な移動速度を記憶手段に随時記憶しておき、前記シーム溶接が停止した際に設定する、前記積層体がシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に移動する所定距離を、前記記憶手段に停止時に記憶された移動速度に基づいて停止直後から前記積層体が相対移動した距離を求め、該移動距離に基づいて決定することが好ましい。シーム溶接停止時の移動速度が分かれば、積層体に対するローラ電極対の相対的な移動が停止するまでの距離を算出することができる。従って、当該移動速度を随時記憶手段に記憶させておき、シーム溶接停止後、停止時に記憶された移動速度に基づいて前記所定距離を求めることができる。そして、その距離に設定することでスポット溶接する位置を正確に設定することができる。
　本発明のシーム溶接装置は、以上のシーム溶接方法を用いて、前記積層体のシーム溶接を行うことを特徴とする。本発明のシーム溶接装置により、停電など設備に不具合が発生してシーム溶接が停止した場合であっても、未溶接部分にスポット溶接を実行でき、シーム溶接終了後に別工程でのスポット溶接を実行することが不要である。
本実施形態に係るシーム溶接装置の概略を示す側面図。 図１に示すシーム溶接装置を構成するシーム溶接機の一部を示す斜視図。 図２に示すシーム溶接機の一部を模式的に示す正面図。 図４Ａは積層体への通電状態及び溶接状態の第１時点における概略説明図。図４Ｂは積層体への通電状態及び溶接状態の第２時点における概略説明図。図４Ｃは積層体への通電状態及び溶接状態の第３時点における概略説明図。 図１に示すスイッチのオン・オフ動作のタイミングチャート。 図６Ａはシーム溶接が停止した時点から、シーム溶接が再開される時点までのローラ電極対の第１の動作を示す模式図。図６Ｂはシーム溶接が停止した時点から、シーム溶接が再開される時点までのローラ電極対の第２の動作を示す模式図。図６Ｃはシーム溶接が停止した時点から、シーム溶接が再開される時点までのローラ電極対の第３の動作を示す模式図。図６Ｄはシーム溶接が停止した時点から、シーム溶接が再開される時点までのローラ電極対の第４の動作を示す模式図。図６Ｅはシーム溶接が停止した時点から、シーム溶接が再開される時点までのローラ電極対の第５の動作を示す模式図。 図７Ａは経過時間に対するローラ電極対の移動速度の変化を時系列的に表す概略説明図。図７Ｂは経過時間に対するローラ電極対２３への通電状態の変化を時系列的に表す概略説明図。
　以下、本発明のシーム溶接方法について、これを実施するシーム溶接装置との関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、本実施形態に係るシーム溶接装置１０の概略を示す側面図である。シーム溶接装置１０は、多関節ロボット１２と、多関節ロボット１２の先端アーム１４に支持されたシーム溶接機１６とを有する。多関節ロボット１２とシーム溶接機１６とをこのように組み合わせて構成されるシーム溶接装置１０は、例えば、特開２００７－１６７８９６号公報、実用新案登録第３１２４０３３号公報にも記載されるように公知である。従って、上記構成についての詳細な説明は省略する。
　図２、図３に示すように、シーム溶接機１６は、先端アーム１４にマウント１８（図１参照）を介して支持された第１ローラ電極２０及び第２ローラ電極２２を具備する。以下、説明の便宜のため、第１ローラ電極２０及び第２ローラ電極２２を総称してローラ電極対２３という場合がある。第１ローラ電極２０は積層体２４の上方に配置されるとともに、第２ローラ電極２２は積層体２４の下方に配置される。すなわち、シーム溶接機１６は、ローラ電極対２３で積層体２４を挟持する。
　溶接対象である積層体２４は、２枚の金属板２６、２８が下方からこの順序で積層されることによって構成される。金属板２６、２８は、特に限定されることはないが、例えば、ＪＡＣ５９０、ＪＡＣ７８０又はＪＡＣ９８０（いずれも日本鉄鋼連盟規格に規定される高性能高張力鋼板、いわゆるハイテン材）からなる。金属板２６、２８の厚みはそれぞれＤ１、Ｄ２（例えば、約１ｍｍ～約２ｍｍ）に設定される。なお、積層される金属板の枚数は、本図例に示す２枚に限られず３枚以上であってもよい。
　マウント１８には、ガイドレール３０が敷設されている。ガイドレール３０には、第１移動テーブル３２に支持された第１ローラ電極２０を第２ローラ電極２２に対して接近又は離間する方向に変位させるための第１シリンダ（不図示）、第２移動テーブル３４に支持された第２ローラ電極２２を第１ローラ電極２０に対して接近又は離間する方向に変位させるための第２シリンダ（不図示）が支持される。なお、第１移動テーブル３２には、第１ローラ電極２０を回転付勢するための第１回転用モータ（不図示）が支持され、第２移動テーブル３４には、第２ローラ電極２２を回転付勢するための第２回転用モータ（不図示）が支持される。このような構成は公知であるので、図示及び詳細な説明を省略する。なお、第１シリンダ及び第２シリンダに代替してサーボモータ等を採用するようにしてもよい。
　ガイドレール３０の凸部３６には、第１ローラ電極２０を支持した第１移動テーブル３２の凹部３８と、第２ローラ電極２２を支持した第２移動テーブル３４の凹部４０とが摺動自在に係合される。第１移動テーブル３２は前記第１シリンダの図示しない第１ロッドに連結されると共に、第２移動テーブル３４は前記第２シリンダの図示しない第２ロッドに連結される。
　すなわち、第１ローラ電極２０は、第１シリンダの第１ロッドが進退動作することに伴って第２ローラ電極２２に対して接近又は離間する方向（矢印Ｙ２、Ｙ１方向）に変位する。その一方で、第２ローラ電極２２は、第２シリンダの第２ロッドが進退動作することに伴って第１ローラ電極２０に対して接近又は離間する方向（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）に変位する。
　第１ローラ電極２０と第１移動テーブル３２との間には、第１軸４２が介在する。この第１軸４２が、前記第１回転用モータの作用下に回転動作することにより、第１ローラ電極２０が回転動作する。同様に、第２ローラ電極２２は、前記第２回転用モータの作用下に第２軸４４が回転動作することに伴って回転動作する。なお、第１ローラ電極２０及び第２ローラ電極２２は、正回転のみならず逆回転も可能である。
　第１軸４２には、第１ローラ電極２０の実際の移動速度（以下、実際速度ｖａともいう。）を検出可能な速度センサ４６が埋設されている。ここで、ローラ電極対２３及び積層体２４の間の相対的な実際速度ｖａを正確に計測可能である範囲において、速度センサ４６のセンサ方式及び／配置位置を任意に変更してもよい。
　図３に示すように、第１ローラ電極２０は、第１リード線（電力線）４８を介して、交流電源５０の正極（いわゆるホット側、便宜的にプラス電極ともいう。）に電気的に接続される。第２ローラ電極２２は、第２リード線（電力線）５２を介して、交流電源５０の負極（いわゆるコールド側、便宜的にマイナス電極ともいう。）に電気的に接続される。
　ここで、第１リード線４８の間及び第２リード線５２の間には、２極のスイッチ５４がそれぞれ介装される。スイッチ５４は、例えば、電力素子を利用した電子スイッチを採用することができる。制御ユニット５６から供給された制御信号に応じてスイッチ５４の入／切を切り替えることにより、ローラ電極対２３間に、電流を供給（通電）し又はその供給を停止（非通電）することが可能である。本実施形態に係るシーム溶接方法では、比較的短い時間間隔で、スイッチ５４のオン・オフ動作を遂次繰り返す。以下、シーム溶接の実行過程において、ローラ電極対２３間に電流が一時的に供給された状態を「通電オン状態」と称する。ローラ電極対２３間への電流の供給が一時的に停止された状態を「通電オフ状態」と称する。
　以上の構成において、上記した第１及び第２シリンダ、第１及び第２回転用モータ、速度センサ４６、交流電源５０、並びにスイッチ５４は、制御手段としての制御ユニット５６（図１参照）に電気的にそれぞれ接続されている。
　制御ユニット５６は、予め取得した教示データに基づいて第１及び第２シリンダ等を駆動制御する駆動制御部５８、ローラ電極対２３間での通電状態を制御する通電制御部６０、通電制御部６０に適した通電条件を遂次更新する通電条件更新部６２（基準条件設定部６４及び通電条件決定部６６）として機能する。また、駆動制御部５８には、シーム溶接中の積層体２４における溶接位置及び／又はローラ電極対２３に対する積層体２４の相対的な移動速度を随時記憶するメモリ（記憶手段）を備える。
　この実施形態に係るシーム溶接装置１０は、基本的には以上のように構成されるシーム溶接機１６を具備するものである。次に、その作用効果について、この実施形態に係るシーム溶接方法との関係において説明する。
　先ず、多関節ロボット１２は、第１ローラ電極２０と第２ローラ電極２２の間に積層体２４が配置されるように先端アーム１４、すなわち、シーム溶接機１６を移動させる。
　その後、制御ユニット５６（駆動制御部５８）の作用下に前記第１シリンダ及び前記第２シリンダが付勢され、これに伴って前記第１ロッド及び前記第２ロッドが前進動作を開始する。すなわち、第２ローラ電極２２が第１ローラ電極２０に対して接近するように矢印Ｙ１方向に向かって変位し、且つ第１ローラ電極２０が第２ローラ電極２２に対して接近するように矢印Ｙ２方向に向かって変位する。その結果、第１ローラ電極２０と第２ローラ電極２２の間に積層体２４が挟持される。
　このとき、駆動制御部５８は、金属板２８に対する第１ローラ電極２０の加圧力（Ｆ１）が、金属板２６に対する第２ローラ電極２２の加圧力（Ｆ２）と均衡するように、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダの第１ロッド及び第２ロッドの各推進力と、前記第２シリンダの第２ロッドの推進力とを制御する。
　次に、駆動制御部５８は、第１及び第２回転用モータを所定回転数で回転させることで、ローラ電極対２３を移動方向に所定速度で移動させる。そして、通電制御部６０は、スイッチ５４を入状態（オン状態）にして、積層体２４に対する交流電源５０からの通電を開始する。
　上記したように、第１ローラ電極２０が交流電源５０の正極に接続され、第２ローラ電極２２が交流電源５０の負極に接続されているため、図３に示すように、第１ローラ電極２０から第２ローラ電極２２に向かう電流ｉが流れる。
　図４Ａ～図４Ｃは、積層体２４の通電状態及び溶接状態を時系列的に表す概略説明図である。図５は、図１に示すスイッチ５４のオン・オフ動作のタイミングチャートである。
　図４Ａ及び図５に示すように、時点ｔ１～ｔ２において、スイッチ５４がオン状態であるので、交流電源５０から第１ローラ電極２０を通じて第２ローラ電極２２に電流ｉが流れる。そうすると、金属板２６と金属板２８の接触面近傍の部位に抵抗発熱が発生し、この電流ｉに基づくジュール熱により加熱・溶融が開始される。これにより、第１ローラ電極２０と第２ローラ電極２２との間の位置に、ナゲット８０が形成される。
　次に、ローラ電極対２３を移動方向に所定速度で移動させながら、通電制御部６０は、スイッチ５４を切状態（オフ状態）にして、積層体２４に対する交流電源５０からの通電を停止する。
　図４Ｂ及び図５に示すように、時点ｔ２～ｔ３において、スイッチ５４がオフ状態であるので、ローラ電極対２３間には電流が流れない。すなわち、この時間帯では、金属板２６と金属板２８の接触面近傍の加熱が中断される。
　図４Ｃ及び図５に示すように、時点ｔ３～ｔ４において、スイッチ５４がオン状態であるので、上記と同様に、第１ローラ電極２０と第２ローラ電極２２との間の位置に、新たなナゲット８２が形成される。ここで、ローラ電極対２３を移動方向に沿って移動させているので、ナゲット８２は、ナゲット８０の位置よりも右側（移動方向側）の位置に形成される。通電条件を適切に設定することで、ナゲット８０、８２が連結した連続ナゲット８４が形成される。そして、重複部８６を介して隣接するナゲット８０、８２が相互に連結されることで、ナゲットの連続性が保たれる。
　図５に示すように、以下同様に、スイッチ５４のオン・オフ動作に従って、オフ状態（時点ｔ４～ｔ５）、オン状態（時点ｔ５～ｔ６）、オフ状態（時点ｔ６～ｔ７）が繰り返される。
　本実施形態のシーム溶接装置１０においては、以上のようにしてシーム溶接がなされる。以下に、停電など設備に不具合が発生してシーム溶接がローラ電極対への通電が断たれた状態で停止し、その後、当該停止から復旧した場合の処理について図６及び図７を参照して説明する。
　図６Ａ～図６Ｅは、シーム溶接が停止した時点から、シーム溶接が再開される時点までのローラ電極対２３及び積層体２４の動作及び溶接状態を模式的に示す図であり、図７Ａは、経過時間に対するローラ電極対２３の移動速度の変化を示し、図７Ｂは、経過時間に対するローラ電極対２３への通電状態の変化を示す。
　図６Ａはシーム溶接が停止した時点（図７における時点Ｔ１）の状態を示し、この時点ではローラ電極対２３への通電は停止されるが、ローラ電極対２３の移動は急には停止せず惰性によりある程度の距離を移動してから停止する。図６Ｂはローラ電極対２３が完全に停止した状態（図７における時点Ｔ２）を示し、図６Ａに対応するローラ電極対２３の位置を破線で示す。図６Ｂより、ローラ電極対２３はシーム溶接停止時から距離ｄだけ移動して停止したことになる。また、ローラ電極対２３により形成されるナゲット８０は、ローラ電極対２３への通電停止後は形成されないため終端８０Ｅまでとなる。距離ｄにおいてはローラ電極対２３への通電が停止しているためナゲットは形成されない。
　図６Ｂの状態で設備の不具合が解消された場合、そのままシーム溶接を再開すると、距離ｄに相当する領域は未溶接の状態となる。そこで、本実施形態においては、未溶接の状態が生じないようにするため、その部分にスポット溶接を実行する。すなわち、まず、図６Ｃに示すように、ローラ電極対２３をシーム溶接実行中とは逆に回転させ、逆方向に所定距離だけ移動し停止させる（図７における時点Ｔ３～Ｔ４）。当該所定距離は、スポット溶接の電流の分流を抑えるため、及びスポット溶接によるナゲットを良好なものとするため、シーム溶接停止の直前に積層体２４に形成されたシーム溶接によるナゲットの終端部から離間した位置であることが好ましい。換言すると、前記距離ｄ未満の距離とすることが好ましい。
　ここで、ローラ電極対２３を逆方向に移動させる前記所定距離は、駆動制御部５８のメモリに記憶された、シーム溶接中の積層体２４における溶接位置であって、シーム溶接停止時に記憶された溶接位置に基づいて決定することができる。つまり、シーム溶接が停止した後、シーム溶接再開に際し、メモリに記憶された停止時の溶接位置から停止状態の位置（現在の位置）までの距離（図６Ｂの距離ｄ）を求めることができるため、前記所定距離を求めた距離ｄ未満に設定すればよい。
　あるいは、駆動制御部５８のメモリに記憶された、シーム溶接中のローラ電極対２３に対する積層体２４の相対的な移動速度に基づいて前記距離ｄを求めることもできる。距離ｄは、シーム溶接停止直前のローラ電極対２３に対する積層体２４の相対的な移動速度にほぼ比例するため、その移動速度に基づき距離ｄを求めることができる。そして、前記所定距離を求めた距離ｄ未満に設定すればよい。
　一方、スポット溶接を実行する位置は、当該位置を容易に設定するため、積層体２４がローラ電極対２３に対して相対的に移動する経路上にあることが好ましい。
　また、ローラ電極対２３の積層体２４を挟持する状態を解き、ローラ電極２０、２１を積層体２４から離間させて逆方向に移動してもよい。
　次いで、スポット溶接を実行するのであるが（図７における時点Ｔ４～Ｔ５）、このスポット溶接はシーム溶接よりも低電流かつ直流で実行する。そして、当該スポット溶接により、図６に示すようにナゲット８６が形成される。
　また、スポット溶接は、図６Ｄに示すように、シーム溶接の停止直前に積層体２４に形成されたシーム溶接によるナゲットと、スポット溶接によって積層体２４に形成されるナゲット８６とが重なるように実行することが好ましい。このようにすることで、シーム溶接によるナゲットの終端部と、スポット溶接のナゲットとが繋がるため、連続性のあるナゲットを形成することができシール性を向上することができる。
　スポット溶接を実行後、シーム溶接を再開することで図６Ｅに示すように未溶接部分が生じることなくシーム溶接がなされる。この場合において、当該シーム溶接は、図６Ｅに示すように、スポット溶接により積層体２４に形成されたナゲット８６と、再開するシーム溶接によって積層体２４に形成されるナゲット８０とが重なるように実行することが好ましい。スポット溶接によるナゲット８６と、シーム溶接によるナゲット８０の始端部８０Ｂとが繋がるため、連続性のあるナゲットを形成することができシール性を向上することができる。
　なお、ローラ電極対２３への通電は当該ローラ電極対２３に対する積層体２４の移動速度が一定速度になるまでは徐々に電流を上昇させることが好ましい（図７における時点Ｔ５～Ｔ６）。移動速度が遅い状態で急激に電流を流すと局所的に必要以上に発熱し、穴あきなどの不具合が発生することがあるからである。
　あるいは、図７における時点Ｔ５～Ｔ６において、ローラ電極対２３に対して徐々に電流を上昇させるのではなく、ローラ電極対２３に対する積層体２４の移動速度が一定速度になる直前（図７における時点Ｔ５～Ｔ６の間）において、通常のシーム溶接を実行する場合の電流値まで一瞬で到達するように通電をしてもよい。当該移動速度が一定速度以上になれば、局所的な発熱は緩和され穴あきなどの不具合が発生しないと考えられるためである。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
　例えば、本実施形態では、ローラ電極対２３のみを移動させているが、ローラ電極対２３及び積層体２４のうち少なくとも一方を移動させればよい。両者を相対移動させる構成であれば、本発明を適用できるからである。また、本実施形態では、スポット溶接はローラー電極対２３の回転を停止させて行っているが、極わずかであれば完全停止していなくてもよい。さらに、スポット溶接に際し、一定電流を長通電しているが、多少であれば電圧変化をしてもよく、パルス波形であってもよい。
１０‥シーム溶接装置、１２‥多関節ロボット、１６‥シーム溶接機、２０‥第１ローラ電極、２２‥第２ローラ電極、２３‥ローラ電極対、２４‥積層体、２６、２８‥金属板、４６‥速度センサ、５０‥交流電源、５４‥スイッチ、５６‥制御ユニット、６０‥通電制御部、６２‥通電条件更新部、６４‥基準条件設定部、６６‥通電条件決定部、８０、８２、８４‥ナゲット。

Claims (8)

  1. 　複数のワークを積層して形成された積層体をローラ電極対で挟持し、前記ローラ電極対を前記積層体に対して相対的に移動させながら、前記ローラ電極対間で通電することで、前記積層体のシーム溶接を行うためのシーム溶接方法であって、
    　前記シーム溶接が、前記ローラ電極対への通電が断たれた状態で停止した後、シーム溶接再開に際し、前記ローラ電極対をシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に所定距離移動し、前記積層体に対してスポット溶接を実行し、前記スポット溶接を実行した後にシーム溶接を再開することを特徴とするシーム溶接方法。
  2. 　請求項１記載のシーム溶接方法において、前記積層体に対してスポット溶接を実行する位置は、シーム溶接の停止直前に前記積層体に形成されたシーム溶接によるナゲットの終端部から離間した位置であることを特徴とするシーム溶接方法。
  3. 　請求項２記載のシーム溶接方法において、前記積層体に対してスポット溶接を実行する位置は、前記積層体が前記ローラ電極対に対して相対的に移動する経路上にあることを特徴とするシーム溶接方法。
  4. 　請求項１記載のシーム溶接方法において、前記スポット溶接は、シーム溶接の停止直前に前記積層体に形成されたシーム溶接によるナゲットと、前記スポット溶接によって前記積層体に形成されるナゲットとが重なるように実行することを特徴とするシーム溶接方法。
  5. 　請求項１記載のシーム溶接方法において、スポット溶接後に再開する前記シーム溶接は、前記スポット溶接により前記積層体に形成されたナゲットと、前記シーム溶接によって前記積層体に形成されるナゲットとが重なるように実行することを特徴とするシーム溶接方法。
  6. 　請求項１記載のシーム溶接方法において、シーム溶接中における、前記積層体のシーム溶接による溶接位置を記憶手段に随時記憶しておき、前記シーム溶接が停止した際に設定する、前記ローラ電極対がシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に移動する所定距離を、前記記憶手段に停止時に記憶された溶接位置に基づいて決定することを特徴とするシーム溶接方法。
  7. 　請求項１記載のシーム溶接方法において、シーム溶接中における、前記ローラ電極対の前記積層体に対する相対的な移動速度を記憶手段に随時記憶しておき、前記シーム溶接が停止した際に設定する、前記積層体がシーム溶接時における相対移動方向とは逆方向に移動する所定距離を、前記記憶手段に停止時に記憶された移動速度に基づいて停止直後から前記積層体が相対移動した距離を求め、該移動距離に基づいて決定することを特徴とするシーム溶接方法。
  8. 　請求項１記載のシーム溶接方法を用いて、前記積層体のシーム溶接を行うことを特徴とするシーム溶接装置。
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