シーム溶接とは？
製品に次のような要件がある場合、
- 安定した連続溶接部
- 優れた気密性
- 液密性
- 高効率な自動量産
抵抗シーム溶接（Resistance Seam Welding）が適切な接合方法となる可能性があります。
シーム溶接は抵抗溶接の一種です。連続回転する2つの円盤電極でワークを挟み、加圧しながら溶接電流を流すことで、接合面に熱を発生させ、冶金的な接合を形成します。溶接電流の制御方法に応じて、連続した溶接部、または複数の重なり合ったナゲットを形成でき、そのため製品ごとに異なる構造強度、密封性能、生産効率の要求に対応できます。
スポット溶接やプロジェクション溶接と比較した場合、シーム溶接の最大の特長は、溶接経路に沿って連続的に移動できることです。そのため、長い溶接部や密封性能を必要とする製品に特に適しています。現在、シーム溶接は自動車、二輪車、家電、エネルギー設備、航空宇宙、防衛産業で幅広く使用されており、最も成熟した代表的な抵抗溶接プロセスの一つです。
なぜシーム溶接を採用する製品が増えているのか？
近年、製造業では生産効率の向上だけでなく、製品品質の均一性、密封性能、自動化のレベルも重視されています。一般的なスポット溶接を採用すると、必要な溶接点数が増えるだけでなく、密封性能や外観品質に影響する場合があります。そのため、製品に次のような要求がある場合、シーム溶接はより適した選択肢となります。
- 長距離の溶接
- 気密または液密要求
- 高効率な連続生産
- 安定した溶接品質
代表的な製品には次のものがあります。
- 自動車・二輪車用燃料タンク
- ステンレス製水タンク
- ショックアブソーバー部品
- 熱交換器
- 排気システム
- パイプ・チューブ
- 圧力容器
- 板金構造部品
- 航空宇宙部品
- 防衛関連設備
シーム溶接機はどのように作動するのか？
シーム溶接では、連続回転する2つの銅合金製円盤電極でワークを挟みます。円盤電極が回転すると、溶接電流が電極を介してワークへ流れます。熱は主に2枚の材料の接合界面に発生し、材料自体の電気抵抗および接触抵抗が熱源となります。
溶接熱と電極加圧力の作用により、材料間に冶金的な接合が形成されます。溶接制御方式に応じて、次のような接合を形成できます。
- 連続した気密性のある溶接部
- 重なり合ったナゲットによる密封溶接部
- 互いに分離したロールスポット溶接部
したがって、同一のシーム溶接機でも、溶接制御パラメータを変更することで、異なる製品要求に対応できます。
連続シーム溶接、パルスシーム溶接、ロールスポット溶接の違い
シーム溶接は、円盤電極でワークに沿って連続的に溶接するだけのプロセスと考えられがちです。しかし実際には、同一のシーム溶接機でも、溶接制御方式を変更することで、異なる溶接パターンを形成できます。代表的なシーム溶接方式は次の3種類です：
- 連続シーム溶接（Continuous Seam Welding）
- パルスシーム溶接（Pulse Seam Welding）
- ロールスポット溶接（Roll Spot Welding）
3つの方式の主な違いは設備そのものではなく、溶接電流の出力方式と円盤電極の移動速度との関係にあります。
連続シーム溶接（Continuous Seam Welding）
連続シーム溶接では、円盤電極が連続回転している間、溶接電流も連続して供給されます。電流が中断されないため、明確に識別できる個々のナゲットではなく、連続した完全な溶融・接合領域が形成されます。
連続シーム溶接の最大の特長は、優れた次の性能を得られることです。
そのため、次のような製品に適しています。
- 自動車用燃料タンク
- ステンレス製水タンク
- 各種貯蔵タンク
- 圧力容器
- 密封溶接部を必要とする板金製品
空気、水、油の漏れを防ぐ必要がある製品では、連続シーム溶接が最も一般的で成熟したソリューションの一つです。
パルスシーム溶接（Pulse Seam Welding）
パルスシーム溶接では、円盤電極を連続回転させながら、設定された周波数で溶接電流を周期的に供給します。各通電間には短い冷却時間がありますが、隣接するナゲットは十分に重なり合うため、最終的には密封性能を備えた連続溶接部を形成できます。
連続シーム溶接と比較した場合、パルスシーム溶接の最大の利点は、入熱を制御しやすいことです。そのため、次のような用途に適しています：
- 亜鉛めっき鋼板
- その他の被覆材料
- 薄板材料
- 熱影響を受けやすいワーク
パルス周波数、通電時間、休止時間を調整することで、溶接品質とワーク変形の両方を制御できます。最新のシーム溶接機では、設備を交換することなく、溶接制御パラメータを変更するだけで、連続シーム溶接とパルスシーム溶接を切り替えられます。
ロールスポット溶接（Roll Spot Welding）
ロールスポット溶接も円盤電極を使用しますが、各溶接パルス間に長めの休止時間を設けます。そのため、隣接するナゲットは重なり合わず、一定間隔で並んだ個別のスポット溶接部を形成します。ナゲットが互いに分離しているため、ロールスポット溶接には気密性や液密性はありません。
一方で、シーム溶接機による連続送りの利点を維持できるため、一般的な固定式スポット溶接よりも高い生産効率を得られる場合があります。代表的な用途は次のとおりです：
- ブレーキシュー
- 各種板金構造部品
- 補強部品
- 密封性能を必要としない溶接製品
3種類のシーム溶接方式はどのように選定するのか？
製品によって適切な溶接方式は異なります。一般的な比較は次のとおりです：
| 溶接方式 | 密封性能 | 主な特長 | 代表的な用途 |
|---|
| 連続シーム溶接 | ★★★★★ | 完全な連続溶接部 | 燃料タンク、水タンク、圧力容器 |
| パルスシーム溶接 | ★★★★★ | 入熱を制御しやすい | 亜鉛めっき鋼板、薄板、精密部品 |
| ロールスポット溶接 | なし | 高い生産効率 | ブレーキシュー、構造部品 |
どの方式が常に優れているということではありません。製品要求、材料特性、溶接速度、品質要求に基づいて、最適なプロセスを選定する必要があります。
なぜ円盤電極を冷却する必要があるのか？
シーム溶接では一般に大きな溶接電流を使用し、設備を長時間連続運転することも多いため、円盤電極には大量の熱が蓄積します。放熱が不十分な場合、円盤電極の摩耗が加速し、溶接品質が不安定になるだけでなく、設備寿命が短くなる可能性もあります。そのため、適切な冷却システムはシーム溶接設備に欠かせない重要な設計要素です。
一般的に、冷却システムは次の部位から熱を除去します。
- 円盤電極
- 溶接変圧器
- 二次側導体
- SCR、ダイオード、インバータなどの電力制御部品
円盤電極の冷却方式は、次の2種類に分類できます。
内部冷却式シーム溶接機（Internal Cooling）
内部冷却では、冷却水を円盤電極内部へ直接導入し、内部水路を通して循環させることで、電極内部から熱を除去します。冷却位置が溶接熱源に近いため、非常に高い放熱効率を得られます。
次のような要求がある場合、内部冷却式シーム溶接機が一般的に推奨されます。
関連記事：内部冷却式横型シーム溶接機
外部冷却式シーム溶接機（External Cooling）
外部冷却では、冷却水を円盤電極の外表面へ直接噴射して放熱します。内部冷却と比較すると、構造が比較的簡単で、保守も容易です。そのため、多くのシーム溶接設備で現在も広く採用されています。
適切な冷却方式を選定する際には、次の要素を総合的に検討する必要があります。
適切な冷却設計は、溶接品質の均一性を向上させるだけでなく、円盤電極の寿命を延ばし、保守費用を抑え、生産効率の向上にもつながります。
関連記事：両輪駆動横型シーム溶接機
シーム溶接品質は、溶接パラメータだけでなく、設備剛性、円盤電極、溶接電源、冷却システム、治具設計などの影響も受けます。特に円盤電極の冷却方式は、溶接品質の均一性や円盤電極寿命に直接影響する場合があります。冷却システムは設備設計、使用率、製品要求と密接に関係するため、別の記事で詳しく解説する予定です。
関連記事
シーム溶接機の冷却方式完全ガイド：内部冷却と外部冷却の選定方法（現在準備中です。完成後にリンクを追加します）
なぜシーム溶接は量産において重要なのか？
抵抗溶接には、スポット溶接、プロジェクション溶接、シーム溶接、フラッシュバット溶接、アプセット溶接など、さまざまなプロセスがあります。それぞれの工法には適した用途があります。シーム溶接の最大の特長は、連続移動しながら溶接を行えることです。長距離の溶接部を形成できるだけでなく、密封性能、生産効率、溶接品質の均一性も両立できます。そのため、現在でも多くの量産製品に欠かせない重要なプロセスとなっています。
他の溶接方式と比較した場合、シーム溶接には次のような利点があります。
利点1：連続溶接部を形成し、優れた密封性能を得られる
製品から気体、液体、油が漏れるのを防止する必要がある場合、シーム溶接はスポット溶接より適しています。連続シーム溶接またはパルスシーム溶接により、完全で連続した溶接部を形成できるため、次の製品に広く使用されています。
- 自動車・二輪車用燃料タンク
- ステンレス製水タンク
- 圧力容器
- 液体貯蔵タンク
- 熱交換器
利点2：自動化および量産に適している
シーム溶接は連続式の溶接プロセスであり、次の設備と容易に組み合わせられます。
- 自動供給システム
- 産業用ロボット
- 回転テーブル式設備
- 全自動生産ライン
生産量の多い製品では、一般的なスポット溶接よりも高い生産効率を得られる場合があります。量産では、溶接速度だけでなく、すべての製品で一定した溶接品質を維持することも重要です。
利点3：安定性と再現性に優れた溶接品質
最新の溶接制御装置と組み合わせることで、次の項目を正確に制御できます。
そのため、長時間の連続生産でも安定した溶接品質を維持できます。高い歩留まりと安定したプロセスが求められる産業において、これもシーム溶接が広く採用される重要な理由の一つです。
利点4：溶加材が不要で、クリーンな溶接プロセス
シーム溶接は抵抗溶接プロセスです。溶接棒、ワイヤ、フラックスなどの追加材料を必要としません。そのため、次の利点があります。
- 溶接プロセスがクリーン
- 溶接ヒュームがほとんど発生しない
- スパッタが少ない
- 後処理や清掃作業が少ない
このため、食品設備、家電、精密板金製品などにも広く使用されています。
シーム溶接に制約はあるのか？
あります。すべての製品に適した溶接方法は存在せず、シーム溶接も例外ではありません。シーム溶接の適用を検討する際には、次の要素を考慮する必要があります：
- 円盤電極が移動できる十分なスペースが製品にあるか
- 溶接経路に沿って円盤電極が連続移動できるか
- 内角、突起、その他の干渉構造があるか
- 設備投資および生産コストが要件に適合するか
- 材料の種類および板厚がシーム溶接に適しているか
また、シーム溶接設備では製品専用治具が必要となることが多いため、量産導入前に溶接可否評価および試験溶接を実施することを推奨します。
シーム溶接に適した製品
シーム溶接は、連続溶接部、高い密封性能、高効率な量産を必要とする製品に特に適しています。台湾における代表的なシーム溶接用途の一つが、ステンレス製水タンクの製造です。連続シーム溶接により、安定した漏れのない溶接部を形成できるため、長年にわたりステンレス製水タンク製造の重要なプロセスとなっています。
水タンク以外にも、シーム溶接は次のような工業製品に広く使用されています：
- 自動車・二輪車用燃料タンク
- ショックアブソーバー部品
- 自動車用ラジエーターパネルおよび熱交換器部品
- 圧力容器
- 航空宇宙部品
- 防衛設備および弾薬箱
- 空調ダクトおよび板金ダクト
- 各種液体貯蔵タンク
- 排気システム
- 板金構造部品
シーム溶接は、次のような導電性金属材料に適用できます：
- 低炭素鋼
- ステンレス鋼
- 亜鉛めっき鋼板
- その他の被覆鋼板
- ニッケル基合金
- 製品およびプロセス条件に応じた一部のアルミニウム合金
- その他の特殊合金材料
適切なシーム溶接機の選定方法
すべての用途に最適な単一のシーム溶接機はありません。製品要求に最も適した設備を選定することが重要です。シーム溶接設備を計画する際には、最初に製品特性を確認し、その後、適切な設備形式と仕様を決定します。エンジニアが最初に確認する代表的な項目は次のとおりです。
1. ワーク形状
製品形状によって適切なシーム溶接機の形式は異なります。例えば：
- 円形ワーク、燃料タンク、水タンク、円筒容器には、一般的に横型シーム溶接機（Transverse Seam Welder）が適しています
- 長い直線溶接部、板材、ダクト、箱形部品には、一般的に縦型シーム溶接機（Longitudinal Seam Welder）が使用されます
- 製品種類が多く、頻繁にワークを変更する場合は、設備の柔軟性を高めるために汎用型シーム溶接機（Universal Seam Welder）を検討できます
2. 材料の種類と板厚
材料の導電性、熱伝導性、板厚は、いずれもシーム溶接プロセスに影響します。例えば、ステンレス鋼、低炭素鋼、亜鉛めっき鋼板、一部のアルミニウム合金では、必要な溶接条件が異なります。そのため、設備仕様や溶接制御方法も異なる場合があります。設備選定前に材料の種類と板厚を確認することで、より正確な評価が可能になります。
3. 生産方式と生産量
設備選定では、製品そのものだけでなく、将来の生産方式も考慮する必要があります。例えば：
- 多品種少量生産
- 大量連続生産
- 半自動運転
- 全自動生産ライン
- ロボットまたは自動搬送との組み合わせ
生産要求によって、設備構成や自動化レベルは異なります。
4. 溶接品質要求
外観を重視する製品、強度を重視する製品、気密性または液密性が必須となる製品があります。そのため、設備計画時には次の要求も確認する必要があります：
- 気密性が必要か
- 液密性が必要か
- 高強度接合が必要か
- 溶接プロセス全体の監視およびトレーサビリティが必要か
これらの要求は、シーム溶接設備の構成および制御方法に影響します。一般的に、製品図面、材料仕様、溶接要求をご提供いただければ、大慶電機が最適なシーム溶接方式および設備構成を評価し、実際の用途に応じたプロセスをご提案できます。
大慶電機のシーム溶接ソリューション
大慶電機は40年以上にわたり抵抗溶接に取り組んできました。当社はシーム溶接機を提供するだけでなく、お客様が安定性、再現性、量産性に優れたシーム溶接プロセスを構築できるよう支援しています。製品要求に応じて、次のような総合的なシーム溶接ソリューションを提供します：
- 溶接可否評価
- 試験溶接およびプロセス検証
- 専用治具設計
- カスタムクランプ機構
- 自動化およびロボット統合
- 溶接電源および制御システムの計画
- 試作量産およびプロセス最適化
大慶電機のシーム溶接設備は、現在次の分野で使用されています：
- 自動車・二輪車部品
- ステンレス製水タンク
- ショックアブソーバー
- 熱交換器
- 圧力容器
- 排気システム
- 航空宇宙・防衛部品
- 各種カスタム板金製品
当社が提供するのは設備だけではありません。製品評価、設備計画、量産導入までの総合的な技術サポートを提供します。製品ごとに材料、構造、溶接要求が異なるため、当社は次のように考えています：シーム溶接を成功させるために重要なのは、単にシーム溶接機を選ぶことではなく、安定した信頼性の高い溶接プロセスを構築することです。
まとめ
シーム溶接は、成熟した幅広い用途を持つ抵抗溶接技術です。身近なステンレス製水タンクから、自動車、エネルギー、航空宇宙、防衛産業まで、さまざまな分野で使用されています。しかし、溶接品質を決定するのは設備だけではありません。製品設計、材料特性、溶接パラメータ、プロセス制御も重要です。
シーム溶接プロセスをご検討中の場合、または既存の溶接品質を改善されたい場合は、大慶電機までお問い合わせください。製品要求に応じて、最適なシーム溶接設備およびプロセスをご提案します。
よくあるご質問（FAQ）
Q1：シーム溶接とスポット溶接の違いは何ですか？
シーム溶接とスポット溶接はいずれも抵抗溶接ですが、溶接方法が異なります。スポット溶接では固定式電極を使用して単一の溶接点を形成し、通常は1点ごとにワークを位置決めし直します。シーム溶接では連続回転する円盤電極を使用し、連続溶接部、重なり合ったナゲット、またはロールスポット溶接部を形成できます。そのため、長い溶接部、気密性、液密性が必要な製品に適しています。
Q2：どのような製品がシーム溶接に適していますか？
一般的に、気密性または液密性、長い連続溶接部、高効率な量産、自動化生産といった要求がある製品はシーム溶接の適用評価に適しています。代表的な製品には、自動車・二輪車用燃料タンク、ステンレス製水タンク、ショックアブソーバー、熱交換器、圧力容器、排気システム、各種板金構造部品があります。
Q3：シーム溶接を使用すれば、必ず気密性または液密性を得られますか？
必ずしもそうではありません。シーム溶接は気密・液密接合に広く使用される抵抗溶接プロセスですが、最終的な密封性能は、製品設計、材料特性、溶接パラメータ、円盤電極、治具設計などにも影響されます。量産開始前に試験溶接および必要な検査を実施し、溶接品質が製品要求を満たすことを確認することを推奨します。
Q4：連続シーム溶接とパルスシーム溶接はどのように選定しますか？
どちらも連続溶接部を形成できますが、適した条件が異なります。最高レベルの密封性能が主な要求である場合、一般的には連続シーム溶接を優先的に検討します。材料が薄い場合、被覆材である場合、またはより精密な入熱制御が必要な場合は、パルスシーム溶接が適することがあります。実際のプロセスは、材料、板厚、製品要求に基づいて評価する必要があります。
Q5：シーム溶接ではどのような材料を溶接できますか？
シーム溶接は、低炭素鋼、ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼板、その他の被覆鋼板、ニッケル基合金、一部のアルミニウム合金、その他の特殊合金材料など、多くの導電性板材に適用できます。材料ごとに導電性、熱伝導性、溶接特性が異なるため、必要な溶接条件も異なります。
Q6：適切なシーム溶接機はどのように選定しますか？
シーム溶接機の選定では、一般的にワーク寸法と形状、材料の種類と板厚、溶接部の形状、生産速度、自動化の要否、気密性または液密性の要否を考慮します。製品図面、材料仕様、溶接要求をご提供いただき、設備メーカーが最適なシーム溶接ソリューションを評価することを推奨します。
Q7：シーム溶接機は自動化設備と組み合わせられますか？
はい。現在のシーム溶接機は、製品要求に応じて自動供給システム、産業用ロボット、画像位置決めシステム、自動搬入・搬出設備、生産履歴管理システム、MES／ERPシステムと統合できます。これにより、生産効率と溶接品質の均一性を向上できます。
Q8：シーム溶接機には定期保守が必要ですか？
はい。安定した溶接品質を維持するため、円盤電極の摩耗、冷却システム、溶接変圧器、二次側導体、加圧機構、溶接制御装置を定期的に点検することを推奨します。適切な予防保全制度を構築することで、設備寿命を延ばし、予期しない停止のリスクを低減できます。
Q9：シーム溶接では、板厚や材質が異なる金属を接合できますか？
可能ですが、材料特性および溶接要求に応じた評価が必要です。2種類の材料の板厚、導電性、熱伝導性に大きな差がある場合、溶接電流、電極加圧力、溶接速度を調整する必要があります。安定した溶接品質を得るために、専用治具またはカスタム設備が必要となる場合もあります。
鋼とアルミニウム、アルミニウムと銅などの異種金属接合では、材料特性の差が大きいため、通常とは異なる溶接方法やプロセス設計が必要です。
関連記事：異種金属溶接完全ガイド：原理、代表的な接合方法、設備選定のポイント
シーム溶接プロセスの評価や設備選定に関するご要望がございましたら、大慶電機までお問い合わせください。製品要求に応じて、最適なシーム溶接設備およびプロセスをご提案します。
