スポット溶接ロボットで一般的な溶接欠陥を撲滅する

溶接タスクはロボット自動化の有力候補です。

しかし、スポット溶接が自社にとって最適なロボットアプリケーションか、疑問に思うかもしれません。

現在のスポット溶接作業はまあまあ機能しているかもしれません。熟練溶接工がおり、そこそこの一貫性で品質の良い溶接ができています。

それでも、ロボット自動化の可能性を知りたい。ロボットで欠陥と手直しを減らせるか？

ロボット自動化のメリットはご存知でしょう。溶接ロボットはサイクルタイム短縮、溶接コスト削減、より一貫したスループット実現に貢献します。しかし、スポット溶接ロボットの最大メリットの一つは、熟練溶接工でさえ決して真似できないレベルで、溶接品質を一貫して向上させられる点です。ロボットをスポット溶接に用いることで排除できる一般的な溶接欠陥がいくつかあります。

一般的なスポット溶接欠陥と問題

溶接技術者は特定スキルを持つプロフェッショナルです。溶接は難しい作業で、高い熟練度に達するには数年かかります。しかし、最も経験豊富な溶接工でも欠陥を出すことはあります。これは自然なことです。

スポット溶接でよくある欠陥には以下があります：

• 溶接熱で溶けた遊離金属によるスパッタ（飛散）
• 金属へのへこみや割れ
• 非対称なスポット溶接痕

多くの人は「溶接欠陥は製造プロセスの一部として避けられない」と受け入れています。手作業溶接では人間の要素が予測不能さをもたらすからです。他の工程ではCNC工作機械で精密加工し、3Dプリンタで精密積層造形ができても、溶接だけは「科学より芸術」だと思い込んでいるのです。しかし、スポット溶接も他の工程と同様に改善可能です。

ロボティクスがスポット溶接に自動化をもたらす仕組み

ご存知の通り、スポット溶接は2本の銅電極を用いる抵抗溶接の一種です。電極で接合したい2枚の金属を挟み、電流を流して金属を溶着させます。ロボットスポット溶接も全く同じプロセスです。ロボットの手首に特殊なスポット溶接ツールをエンドエフェクタとして取り付けます。ツール形状は二本指のクランプで、各先端に電極があります。ロボットは、ツールを正確な位置に向けるために、ワークピースへあらゆる方向から到達できる器用さを持つため、スポット溶接に独自の適性があります。スポット溶接ロボットは自動車業界で一般的で、例えば車体フレームの溶接に使われます。

ロボットが排除できる5つの溶接問題

手作業スポット溶接では様々な問題が起こり得ます。すべてをロボットで完全排除できるわけではありませんが、いくつかはロボット化で排除可能です。ここに5つの例を挙げます：

1. 加圧力不足 — ワークピースに十分な力を加えなければ、溶接強度が不足します。
2. 加圧力過大 — 過度な力は張り付きと飛散を招き、品質不良になります。
3. 加圧時間不足 — 材料が溶けるのに十分な時間挟まなければ、溶接強度が不足します。
4. 保持時間不足 — 加圧後、溶接が凝固するまで電極を保持しなければ、溶接がズレて欠陥になります。
5. エッジ距離不足 — 溶接位置がワーク端に近すぎると、フラッシュが逃げて溶接品質を脅かします。

これらはすべて手作業溶接で起こり得ます。溶接工が大半の時間は良い溶接をしていても、ツールの握りや電極位置の微妙なズレが欠陥や不均一な溶接を招きます。

ロボットスポット溶接がより一貫性を持つ理由

ロボットスポット溶接が手作業より高い一貫性を持つ要因はいくつかあります：

精密な位置決め — ロボットは常に全く同じ位置に溶接スポットを作ります。非対称溶接痕等の問題を防ぎ、全ワークピースで溶接が一貫します。

一貫した溶接時間 — 溶接痕の不均一は、ツールをワークに押し付ける時間のバラつきが原因になりがちです。ロボットは常に同じ溶接時間を維持します。

一貫した溶接力 — ツールをワークに押し付ける力の不均一も不一貫性の原因です。スポット溶接エンドエフェクタは、電極を完全に平行に保ち、一貫した力を提供するよう設計されています。

精密な電流/エネルギー制御 — 電極間を流れる電流は溶接品質に大きく影響します。多くのスポット溶接機で手動設定可能ですが、ロボットなら精密に制御できます。

これらすべてが合わさり、スポット溶接ロボットは人間の溶接工より一貫性が高くなります。

今すぐスポット溶接ロボットのプログラミングを始めよう

ロボットスポット溶接が自社に適していると感じたら、今すぐ始められます。RoboDKなら、ロボットとスポット溶接ツールを購入する前から、溶接タスクの作成とプログラミングが可能です。アプリケーションをテストし、自社運用への統合方法を具体的に決められます。詳細はガイド「The Simple Way to Flawless Robot Welding」またはスポット溶接の例をご覧ください。

どのスポット溶接欠陥を排除したいですか？ コメント欄でお聞かせください。またはLinkedIn、Twitter、Facebook、Instagram、RoboDKフォーラムで議論に参加しましょう。