JPH07241684A - 燃料タンクのシーム溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な治具類を不要とし、かつ、燃料タンク
の形状が変化しても容易に対応でき、下部電極輪の摩耗
に対しても自動的に追従補正可能とした燃料タンクのシ
ーム溶接方法及び装置を提供すること。 【構成】 燃料タンクｄを多軸ロボット５に支持させて
定置されたシーム溶接機２の上下電極輪３，４間に燃料
タンクｄの分割面周囲の接合用フランジ部ｃを位置さ
せ、該燃料タンクｄを回転させることによって、該接合
用フランジ部ｃの周囲を順次連続的にシーム溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用燃料タンクの
シーム溶接方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用燃料タンクは、図３に示
すように、上部材（ａ）と下部材（ｂ）とに分割した状
態で板金プレス成形し、分割面周囲の接合用フランジ部
（ｃ）を予め４〜数点スポット溶接で仮止めし、図４に
示すロアー治具（１）にセットし、シーム溶接機（２）
の上部電極輪（３）を下部電極輪（４）に圧接して仮止
めされた接合用フランジ部（ｃ）を加圧させ、上下電極
輪（３）（４）間に溶接電流を通電して周囲を気密に接
合し燃料タンク（ｄ）を製作している。この場合、ロア
ー治具（１）は、シーム溶接軌跡が安定するよう倣い治
具（図示省略）により制御される構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記方法である
と、燃料タンク（ｄ）の形状が異なる毎に、ロアー治具
（１）及び倣い治具を製作する必要があり、特に、倣い
治具の製作には、多大な製作費用と製作期間が必要とな
る点で問題があった。また、下部電極輪（４）の摩耗に
よりシーム高さが低くなり、高さ調整を必要としてい
た。

【０００４】本発明は、これらの問題点に鑑みて提案さ
れたもので、その目的とするところは、複雑な治具類を
不要とし、かつ、燃料タンクの形状が変化しても容易に
対応でき、下部電極輪の摩耗に対しても自動的に追従補
正可能とした燃料タンクのシーム溶接方法及び装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の方法は、上下に分割成形された燃料タンクを、
多軸ロボットのアームの先端に、分割面と直交し、分割
面の中心を通る軸の回りで回転可能に支持し、この状態
で、燃料タンクの分割面周囲の接合用フランジ部を、定
置されたシーム溶接機の上下電極輪間に、前記分割面を
水平にして供給し、前記上下電極輪で前記接合用フラン
ジ部を押圧させつつ上下電極輪を回転させ、これと共に
燃料タンクを前記軸の回りで回転させながらその回転角
度を検出し、この回転角度と予め設定した燃料タンクの
周縁形状とに基づいて燃料タンクの回転中心から接合用
フランジ部の溶接位置迄の回転半径の変化を前記回転角
度の関数として演算し、燃料タンクの分割面周囲の接合
用フランジ部の溶接位置が常に定置されたシーム溶接機
の上下電極輪間に位置するよう燃料タンクの回転中心と
なる前記軸の位置を多軸ロボットを介して自動制御する
ものである。

【０００６】また、本発明の方法は、上下に分割成形さ
れた燃料タンクの接合用フランジ部の周囲複数箇所を予
めスポット溶接して第１の仮止めをし、これをシーム溶
接機の上下電極輪間に多軸ロボットを介して供給させ、
上下電極輪による接合用フランジ部の押圧力を強弱交互
に変化させ、強圧時において第２の仮止めを接合用フラ
ンジ部の周囲に行った上で、上下電極輪の押圧力を一定
の強圧にして接合用フランジ部の周囲を連続的に本溶接
するものである。

【０００７】本発明の装置は、上下に分割成形された燃
料タンクを、分割面と直交し、分割面の中心を通る軸の
回りで回転可能に支持する燃料タンク把持手段と、上下
電極輪を回転可能で、相互に接近離隔可能に支持し、定
置されたシーム溶接機と、燃料タンクの回転角度検出器
と、前記燃料タンク把持手段をアームの先端に装着し、
前記回転角度検出器が検出した回転角度と予め設定した
燃料タンクの周縁形状とに基づいて燃料タンクの回転中
心から接合用フランジ部の溶接位置迄の回転半径の変化
を前記回転角度の関数として演算し、燃料タンクの分割
面周囲の接合用フランジ部の溶接位置が常に定置された
シーム溶接機の上下電極輪間に位置するよう燃料タンク
の回転中心となる前記軸の位置を制御装置を介して自動
制御される多軸ロボットとを具備させたものである。

【０００８】また、本発明の装置は、シーム溶接機に上
下電極輪間の押圧力を強弱交互に変更する機能を具備さ
せたものである。

【０００９】さらに、本発明の装置は、溶接動作時、燃
料タンクのフランジ部とシーム溶接機の下部電極輪との
押圧力を検出し、前記押圧力が所定値を下回ったとき、
燃料タンク把持手段を下方に移動させて前記押圧力を所
定値まで増大させるよう多軸ロボットの制御装置に信号
を発する押圧力検出器を具備させたものである。

【００１０】

【作用】本発明は、燃料タンクを多軸ロボットに支持さ
せて定置されたシーム溶接機の上下電極輪間に燃料タン
クの分割面周囲の接合用フランジ部を位置させ、該燃料
タンクを回転させることによって、該接合用フランジ部
の周囲を順次連続的にシーム溶接する。この燃料タンク
の回転により、燃料タンクの回転中心から接合用フラン
ジ部の溶接位置迄の回転半径が変化するが、この変化に
対して、燃料タンクの回転中心の位置を多軸ロボットを
制御することにより変化させる。多軸ロボットの制御
は、燃料タンクの回転角度を検出し、この回転角度と予
め設定した燃料タンクの周縁形状とに基づいて燃料タン
クの回転中心から接合用フランジ部の溶接位置迄の回転
半径の変化を前記回転角度の関数として演算し、燃料タ
ンクの分割面周囲の接合用フランジ部の溶接位置が常に
定置されたシーム溶接機の上下電極輪間に位置するよう
燃料タンクの回転中心の位置を多軸ロボットを通して制
御することにより行う。これにより、複雑な治具が省略
でき、燃料タンクの形状が変更されても容易に対応させ
ることができる。

【００１１】また、本発明は、上下に分割成形された燃
料タンクの接合用フランジ部の周囲複数箇所を予めスポ
ット溶接して第１の仮止めをし、これをシーム溶接機の
上下電極輪間に多軸ロボットを介して供給させ、上下電
極輪による接合用フランジ部の押圧力を強弱交互に変化
させ、強圧時において第２の仮止めを接合用フランジ部
の周囲に行った上で、上下電極輪の押圧力を一定の強圧
にして接合用フランジ部の周囲を連続的に本溶接するも
のであるから、第２の仮止め時には、燃料タンクの接合
用フランジ部の周囲を断続的に溶接することになり、溶
接歪みがそれだけ減少し、溶接軌跡が安定する。しか
も、第２の仮止めによって、燃料タンクの剛性が高ま
り、本溶接時の押圧力を増加することができ、上下電極
輪の脱輪を防止し、溶接軌跡が安定し、確実良好なシー
ム溶接を行わせることができ、溶接歪みの減少と矯正も
図れる。

【００１２】さらに、本発明は、溶接動作時、燃料タン
クのフランジ部とシーム溶接機の下部電極輪との押圧力
を検出し、前記押圧力が所定値を下回ったとき、燃料タ
ンク把持手段を下方に移動させて前記押圧力を所定値ま
で増大させるよう多軸ロボットの制御装置に信号を発す
る押圧力検出器を具備させることによって、上下電極輪
の摩耗に対して多軸ロボットによる燃料タンクの支持位
置を自動的に追従補正させることができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例装置の概略構成を示す
側面図であって、（２）はシーム溶接機、（３）は上部
電極輪、（４）は下部電極輪、（５）は少なくとも３
軸、好ましくは６軸又は７軸の汎用の多軸ロボット、
（６）は燃料タンク把持手段、（７）は電気モータ、流
体圧モータ等の回転付与手段、（８）はロータリーエン
コーダ等の回転角度検出手段、（９）は押圧力検出手
段、（１０）はコンピュータによる制御装置を示してい
る。

【００１４】シーム溶接機（２）は、回転可能で上下に
移動可能に支持された上部電極輪（３）と、同じく回転
可能に支持された固定の下部電極輪（４）とを上下に対
向して設置され、基台（図示省略）に定置されている。
そして、上部電極輪（３）を下部電極輪（４）に向けて
接近離隔可能で押圧力を付与する手段（図示省略）を具
備し、かつ、上記押圧力を強弱交互に変更して付与する
制御手段（図示省略）をも具備させている。勿論、溶接
電流の供給制御手段（図示省略）も具備している。

【００１５】多軸ロボット（５）は、制御装置（１０）
により、各軸が独立して制御動作可能とされ、アーム
（５ａ）の先端に燃料タンク把持手段（６）が取付けら
れている。

【００１６】燃料タンク把持手段（６）は、略Ｃ型フレ
ーム（６ａ）の上下にタンク押え（６ｂ）とタンク受け
（６ｃ）が対向させて設置され、タンク押え（６ｂ）は
上下動装置（６ｄ）により、固定のタンク受け（６ｃ）
に対して接近離隔可能とされ、燃料タンク（ｄ）を、分
割面と直交し、分割面の中心を通る軸（０）の回りで回
転可能に把持し、解放可能に構成されている。

【００１７】回転付与手段（７）は、燃料タンク把持手
段（６）のタンク押え（６ｂ）とタンク受け（６ｃ）と
を介して燃料タンク（ｄ）を、分割面と直交し、分割面
の中心を通る軸（０）の回りで回転させるためのもの
で、燃料タンク把持手段（６）の略Ｃ型のフレーム（６
ａ）に設置されている。

【００１８】回転角度検出器（８）は、上記回転付与手
段（７）による燃料タンク（ｄ）の回転付与時の回転角
度（θ）を検出して、制御装置（１０）に送るものであ
る。

【００１９】押圧力検出器（９）は、溶接動作時、燃料
タンク（ｄ）の接合用フランジ部（ｃ）と下部電極輪
（４）との押圧力を検出し、この押圧力が所定値を下回
ったとき、燃料タンク（ｄ）の把持手段（６）を下方に
移動させて前記押圧力を所定値まで増大させるよう多軸
ロボット（５）の制御装置（１０）に信号を発するもの
である。

【００２０】制御装置（１０）は、多軸ロボット（５）
の各軸を独立して制御動作させるためのもので、燃料タ
ンク（ｄ）の周縁形状、特に、接合用フランジ部（ｃ）
の形状が予め設定登録され、かつ、燃料タンク（ｄ）の
所定位置での把持、シーム溶接位置への位置決め移動、
シーム溶接後の所定位置への搬出動作等がハンドリング
プログラムとして登録され、これに基づいて多軸ロボッ
ト（５）を制御動作させるものである。

【００２１】本発明の装置は、以上の構成からなり、燃
料タンク（ｄ）を多軸ロボット（５）に燃料タンク把持
手段（６）を介して支持させて定置されたシーム溶接機
（２）の上下電極輪（３）（４）間に燃料タンク（ｄ）
の分割面周囲の接合用フランジ部（ｃ）を位置させ、該
燃料タンク（ｄ）を回転させることによって、該接合用
フランジ部（ｃ）の周囲を順次連続的にシーム溶接す
る。この燃料タンク（ｄ）の回転により、図２の（Ｂ）
に示すように、燃料タンク（ｄ）の回転中心（０’）か
ら接合用フランジ部（ｃ）の溶接位置迄の回転半径
（Ｒ）が変化するが、この変化に対して、燃料タンク
（ｄ）の回転中心（０’）の位置を多軸ロボット（５）
を制御することにより変化させる。多軸ロボット（５）
の制御は、燃料タンク（ｄ）の回転角度（θ）を検出
し、この回転角度（θ）と予め設定した燃料タンク
（ｄ）の周縁形状、即ち、接合用フランジ部（ｃ）の形
状とに基づいて燃料タンク（ｄ）の回転中心（０’）か
ら接合用フランジ部（ｃ）の溶接位置迄の回転半径
（Ｒ）の変化を前記回転角度（θ）の関数 Ｒ＝ｆ
（θ） として演算し、燃料タンク（ｄ）の分割面周囲
の接合用フランジ部（ｃ）の溶接位置が常に定置された
シーム溶接機（２）の上下電極輪（３）（４）間に位置
するよう燃料タンク（ｄ）の回転中心（０’）の位置を
多軸ロボット（５）を通して制御することにより行う。
なお、燃料タンク（ｄ）は、上下電極輪（３）（４）の
回転により、軸（０）の回りに自然に回転するので、特
に、回転付与手段（７）を設けなくてもシーム溶接可能
である。即ち、回転付与手段（７）は、シーム溶接開始
位置を位置決めするときに有用であるが、一旦、シーム
溶接が始まれば不要である。

【００２２】また、本発明は、上下に分割成形された燃
料タンク（ｄ）の接合用フランジ部（ｃ）の周囲複数箇
所を図２の（Ａ）に示すように、予めスポット溶接
（ｍ）をして第１の仮止めをし、これをシーム溶接機
（２）の上下電極輪（３）（４）間に多軸ロボット
（５）を介して供給させ、上下電極輪（３）（４）によ
る接合用フランジ部（ｃ）の押圧力を強弱交互に変化さ
せ、強圧時に破線状の断続溶接（ｎ）を接合用フランジ
部（ｃ）の周囲に施して第２の仮止めをした上で、２周
目に上下電極輪（３）（４）の押圧力を一定の強圧にし
て接合用フランジ部（ｃ）の周囲を連続的に本溶接す
る。第２の仮止め時の上下電極輪（３）（４）の高い方
の加圧力は、溶接塊（ナゲット）ができない程度の高圧
とし、これに溶接歪が少なく、上下電極輪（３）（４）
の軌跡が安定する。このように、第２の仮止めをするこ
とで、燃料タンク（ｄ）の剛性が格段に高まり、本溶接
において上下電極輪（３）（４）の押圧力を高くしても
接合用フランジ部（ｃ）の形状が安定なため、本溶接の
軌跡に全く狂いが生じない。上記スポット溶接（ｍ）
は、前工程でスポット溶接機（図示省略）により行わせ
るものであり、この前工程から本発明におけるシーム溶
接機（２）への燃料タンク（ｄ）の搬入は、多軸ロボッ
ト（２）で行わせることができる。

【００２３】本発明は、自動車用燃料タンクのシーム溶
接に適用して好適であるが、他の同様な気密ないし液密
容器のシーム溶接に利用しても同様な作用効果が得られ
るものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、複雑な治具類を不要と
し、かつ、燃料タンクの形状が変化しても容易に対応で
き、従って、モデルチェンジに伴なう設備投資額の低減
並びに燃料タンク製作期間の短縮化を図れ、しかも、多
軸ロボットの制御のみで下部電極輪の摩耗に対しても自
動的に追従補正可能とした燃料タンクのシーム溶接方法
及び装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置の概略構成を示す側面図。

【図２】（Ａ）は本発明による仮止め方法の説明図、
（Ｂ）は本発明による溶接位置の自動制御方法の説明
図。

【図３】燃料タンクの説明図。

【図４】従来装置の概略斜視図。

【符号の説明】

ｄ 燃料タンク ２ シーム溶接機 ３ 上部電極輪 ４ 下部電極輪 ５ 多軸ロボット ６ 燃料タンク把持手段 ７ 回転付与手段 ８ 回転角度検出器 ９ 接触検出器 １０ 制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に分割成形された燃料タンクを、多
   軸ロボットのアームの先端に、分割面と直交し、分割面
   の中心を通る軸の回りで回転可能に支持し、この状態
   で、燃料タンクの分割面周囲の接合用フランジ部を、定
   置されたシーム溶接機の上下電極輪間に、前記分割面を
   水平にして供給し、前記上下電極輪で前記接合用フラン
   ジ部を押圧させつつ上下電極輪を回転させ、これと共に
   燃料タンクを前記軸の回りで回転させながらその回転角
   度を検出し、この回転角度と予め設定した燃料タンクの
   周縁形状とに基づいて燃料タンクの回転中心から接合用
   フランジ部の溶接位置迄の回転半径の変化を前記回転角
   度の関数として演算し、燃料タンクの分割面周囲の接合
   用フランジ部の溶接位置が常に定置されたシーム溶接機
   の上下電極輪間に位置するよう燃料タンクの回転中心と
   なる前記軸の位置を多軸ロボットを介して自動制御する
   ことを特徴とする燃料タンクのシーム溶接方法。
2. 【請求項２】 上下に分割成形された燃料タンクの接合
   用フランジ部の周囲複数箇所を予めスポット溶接して第
   １の仮止めをし、これをシーム溶接機の上下電極輪間に
   多軸ロボットを介して供給させ、上下電極輪による接合
   用フランジ部の押圧力を強弱交互に変化させ、強圧時に
   おいて第２の仮止めを接合用フランジ部の周囲に行った
   上で、上下電極輪の押圧力を一定の強圧にして接合用フ
   ランジ部の周囲を連続的に本溶接することを特徴とする
   請求項１に記載の燃料タンクのシーム溶接方法。
3. 【請求項３】 上下に分割成形された燃料タンクを、分
   割面と直交し、分割面の中心を通る軸の回りで回転可能
   に支持する燃料タンク把持手段と、 上下電極輪を回転可能で、相互に接近離隔可能に支持
   し、定置されたシーム溶接機と、 燃料タンクの回転角度検出器と、 前記燃料タンク把持手段をアームの先端に装着し、前記
   回転角度検出器が検出した回転角度と予め設定した燃料
   タンクの周縁形状とに基づいて燃料タンクの回転中心か
   ら接合用フランジ部の溶接位置迄の回転半径の変化を前
   記回転角度の関数として演算し、燃料タンクの分割面周
   囲の接合用フランジ部の溶接位置が常に定置されたシー
   ム溶接機の上下電極輪間に位置するよう燃料タンクの回
   転中心となる前記軸の位置を制御装置を介して自動制御
   される多軸ロボットとを具備していることを特徴とする
   燃料タンクのシーム溶接装置。
4. 【請求項４】 シーム溶接機に上下電極輪間の押圧力を
   強弱交互に変更する機能を具備させたことを特徴とする
   請求項３に記載の燃料タンクのシーム溶接装置。
5. 【請求項５】 溶接動作時、燃料タンクのフランジ部と
   シーム溶接機の下部電極輪との押圧力を検出し、前記押
   圧力が所定値を下回ったとき、燃料タンク把持手段を下
   方に移動させて前記押圧力を所定値まで増大させるよう
   多軸ロボットの制御装置に信号を発する押圧力検出器を
   具備させたことを特徴とする請求項３又は４に記載の燃
   料タンクのシーム溶接装置。