(57)【要約】【課題】  厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板側に電極を押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合に，クラックやバリや板隙が生じるのを抑制できる抵抗溶接用電極の提供。【解決手段】  本発明に係る抵抗溶接用電極は、円錐の先端角度ａが１２０度〜１６５度の略円錐状の先端形状と、円錐の先端中心部に直径ｂが１．５〜３ｍｍの平坦部３を備えていることを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が１２０度〜１６５度である円錐面と、前記円錐の先端中心部に直径が１．５〜３ｍｍの平坦部を備えた抵抗溶接用電極。
【請求項２】
前記円錐面は、先端側の傾斜がその外側の傾斜に比べて緩やかな２段の円錐面で形成したことを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接用電極。
【請求項３】
少なくとも２枚の重ね合わされた金属板の離れた位置に一対の電極を押し当てて溶接を行なうシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置において、
前記電極に、略円錐状の先端形状を備えた抵抗溶接用電極であって、円錐の先端角度が１２０度〜１６５度である円錐面と、前記円錐の先端中心部に直径が１．５〜３ｍｍの平坦部を備えた電極を備えていることを特徴とするシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。
【請求項４】
前記電極の円錐面は、先端側の傾斜がその外側の傾斜に比べて緩やかな２段の円錐面で形成したことを特徴とする請求項３に記載のシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。
【請求項５】
シリーズスポット溶接又はインダイレクトスポット溶接の通電時間内に、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すように、前記電極に流す電流の電流値を制御する電流制御装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載のシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。
【請求項６】
前記電流制御装置は、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すにつれて、電流値を高く維持する時間帯の電流値を徐々に高くすることを特徴とする請求項３に記載のシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。
【請求項７】
前記電流制御装置は、電流値を低く維持する時間帯の電流値、電極を押し当てる金属板に所定時間通電した場合でもスパッタや板切れを生じさせない程度の電流値に設定したことを特徴とする請求項５に記載のシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリーズスポット溶接やインダイレクトスポット溶接に適した抵抗溶接用電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の溶接に、ダイレクトスッポット溶接が広く用いられている。この溶接方法は、図１１に示すように、重ね合わされた鋼板２１、２２を直接、上下の電極２３、２４で挟みながら加圧して、板厚方向に電流を流し、鋼板の抵抗発熱を利用して点状の溶接部２５を得ている。即ち、電流を流した際に、両鋼板の接触箇所にナゲットと呼ばれる両鋼板の溶融した部分を形成し、このナゲットによって両鋼板を点状に溶接するものである。電極２３、２４は、それぞれ加圧制御装置２６、２７、電流制御装置２８を備えており、それぞれ加圧力と通電される電流値などが制御されるようになっている。
【０００３】
一方、このダイレクトスッポット溶接と共に、現在良く用いられているシリーズスポット溶接は、図１２に示すように、重ね合わされた鋼板２１、２２を一対の電極２３、２４にて一方向から加圧して、電流を流し点状の溶接部２９、３０を得ている。上述したダイレクトスッポット溶接は、電極２３、２４にて鋼板２１、２２を挟み込むため、１点毎に溶接を行う必要があるのに対して、シリーズスポット溶接は、多数の電極２３、２４にて多点を同時に溶接することができ、溶接の高速化を図り得るため、現在、自動車のボデーの溶接等に用いられるようになっている。
【０００４】
シリーズスポット溶接については、例えば、特開平１１−３３３５６９号公報には、金属板を重ねたところにナゲットを形成するため、通電初期に大きな電流を流してナゲットを形成してから、定常電流を流すことが記載されている。また、特開２００２−２３９７４２には、電極を接触させる位置に他の部分よりも一段高い座面を形成し、座面を押しつぶすように加圧接触させて溶接することにより、バック電極なしに十分な溶接強度が得られることが記載されている。なお、シリーズスポット溶接では、図１３に示すように、一方の電極３１のみ通電し、他方の電極３２を給電端子（アース電極）として電流を通電した電極３１側のみを溶接するようにしてもよい。
【０００５】
また、抵抗溶接には、他にも例えば、特開２００２−２６３８４８号公報に記載されているようなインダイレクトスポット溶接がある。インダイレクトスポット溶接は、図１４又は図１５に示すように、一方の電極３３を鋼板２１、２２を重ね合わせた重合部３４に押し当て、前記重合部３４から離れた位置で他方の電極３５を給電端子として他方の鋼板に取り付けて、重合部に点状の溶接部を形成するものである。斯かるインダイレクトスポット溶接は、例えば、図１６に示すように、複雑な形状のワークに対して一対の電極では加圧角度を溶接部に直交させることが難しいような場合に、シリーズスポット溶接と同等の溶接を行なうことができる。このため、実用的には、例えば、自動車のドアアウターパネルとドアインナーパネルとをヘミング結合してなるパネル部品のヘミング結合部の溶接などに用いられている。
【特許文献１】特開平１１−３３３５６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２３９７４２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６３８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シリーズスポット溶接で、図１７に示すように、厚い金属板５１と薄い金属板５２を重ね、厚い金属板５１側に電極５０ａ、５０ｂを当てて溶接を行なう場合、重ね合わせる金属の導電性が同等である場合には、薄い金属板５２に比べて厚い金属板５１の方が、電流が流れ易いため、電流密度が高くなる部位が厚い金属板５１の側に偏る。金属板５１、５２の重合部５３にナゲットを形成することが難しく、十分な溶接強度が得られないという問題があった。このため、単純に通電させる電流値を高くしたり、通電時間を長くしたりすることにより、ナゲットを形成しようとすると、スパッタが発生し、十分な溶接強度が得られなかった。
【０００７】
また、一般的に抵抗溶接用電極として良く使われる、図１８に示すように、先端がＲ８の半球形の電極５０ａ'（５０ｂ'）を用いた場合は、給電側に電流が集中し、大きなクラック６１やバリ６２が生じる場合があった。
【０００８】
また、図１９に示すように、先端がＲ４０の略平坦な形状になった略円筒状の電極５０ａ''（５０ｂ''）を用いた場合には、厚い金属板５１の側と薄い金属板５２の重合部に板隙６３が生じ、十分な溶接強度を持ったナゲットが形成されない場合があった。
【０００９】
このように、厚い金属板５１と薄い金属板５２を重ね、厚い金属板５１側に電極５０ａ、５０ｂを押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合にはクラック６１やバリ６２が発生したり、板隙６３が生じたりするなどの欠陥が生じ、十分な溶接強度を得ることが難しかった。同様の問題は、厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板側に電極を押し当ててインダイレクトスポット溶接を行なう場合にも生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るシリーズスポット溶接装置は、上記の問題を鑑みて考案されたものであり、電極に、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が１２０度〜１６５度である円錐面と、前記円錐の先端中心部に直径が１．５〜３ｍｍの平坦部を備えた抵抗溶接用電極を用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
シリーズスポット溶接装置にこの電極を用いれば、電極の円錐の先端中心部に形成した平坦部が直径１．５〜３ｍｍと小さいので、通電初期に金属板に当接する面積が狭く、このため通電初期の電流密度を大きくなり、金属板の表面を早期に加熱し軟化させ、電極を金属板表面に馴染ませることができる。また、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が１２０度〜１６５度である円錐面を備えているので、電極を押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合でも、すぐに電極の円錐面が押し当り、クラックやバリを発生後すぐに埋めることができる。これにより、クラックやバリが成長し大きな欠損が生じるのを防止することができる。また、電極の当接面積が徐々に大きくなっていくので金属の重合部に板隙が生じるのを防止できる。このように、この電極を用いれば、クラックやバリの発生や、板隙の発生を抑えることができるので、金属板の重合部に良好なナゲットを形成することができ、金属板の溶接に十分な溶接強度を確保することができる。
【００１２】
なお、この抵抗溶接用電極は、厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板側に電極を押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合だけでなく、他の用途に用いられるシリーズスポット溶接用の電極として、また、重ね合わせた金属板を一対の電極で上下に挟んで溶接するダイレクトスポット溶接、またいわゆるインダイレクトスポット溶接などの抵抗溶接用の電極として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極及びシリーズスポット溶接装置を図面に基づいて説明する。
【００１４】
この抵抗溶接用電極１は、図１に示すように、略円錐状の先端形状で、円錐の先端角度ａが１４５度の円錐面２を備え、円錐の先端中心部に直径ｂが２ｍｍの平坦部３を形成したものである。
【００１５】
図２は、この抵抗溶接用電極１を、シリーズスポット溶接装置４の一対の電極１ａ、１ｂに用いて、厚い金属板１１と薄い金属板１２を重ね、厚い金属板１１側に、一対の電極１ａ、１ｂを押し当ててシリーズスポット溶接を行なっている状態を示している。
【００１６】
この場合、通電初期において、電極１ａ、１ｂの先端中心部に形成された平坦部３が直径２ｍｍであり、厚い金属板１１に接触する面積が小さいので、比較的小さな電流値で、金属板１１、１２内部に電流密度が高い部分を生じさせ、電極１ａ、１ｂを当接させる厚い金属板１１の表面を加熱し、軟化させることができる。
【００１７】
また、図３に示すように、通電初期に、押し当てた電極１ａ、１ｂの近傍にクラック１３やバリ１４が生じた場合でも、金属板１１の表面が軟化すると、図４に示すように、電極１ａ、１ｂの円錐面２が、クラック１３やバリ１４が生じた部位の表面に押し当たり、その圧力でクラック１３やバリ１４を埋めてこれを解消することができる。また、電極１ａ、１ｂの円錐面２は、金属板１１が加熱されその表面が軟化するに連れて徐々に金属板１１に当接する面積が増えていくので、金属板１１、１２の重合部に板隙が生じ難い。
【００１８】
このように、この抵抗溶接用電極１を用いれば、クラック１３やバリ１４の発生や、板隙の発生を抑えることができるので、厚い金属板１１と薄い金属板１２を重ね、厚い金属板１１側に電極を押し当ててシリーズスポット溶接を行なう場合でも、金属板１１、１２の重合部に十分な溶接強度を持ったナゲット１５を形成することができる。
【００１９】
以上、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極及びシリーズスポット溶接装置を説明したが、本発明に係る抵抗溶接用電極及びシリーズスポット溶接装置は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
例えば、抵抗溶接用電極は、図１に示すように、略円錐状の先端形状を備えた電極であって、円錐の先端角度ａが１４５度の円錐面２を備え、円錐の先端中心部に直径ｂが２ｍｍの平坦部３を形成したものを例示したが、本発明に係る抵抗溶接用電極の形状は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
円錐の先端角度ａは、小さすぎると、電極を押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合にその表面に円錐面２がすぐに押しあたらず、クラックやバリを解消する作用が十分に得られない。また、円錐の先端角度が大きすぎると、円錐面２の全面がすぐに当接してしまい、先端がＲ４０の平坦な電極を用いた場合と同様に、重合部に板隙が生じ易く、十分な溶接強度を備えたナゲットが得られない場合がある。円錐の先端角度ａは１２０〜１６５度であれば一応上述した抵抗溶接用電極と同等の効果が得られるが、より好ましくは、それぞれ円錐の先端角度ａの下限は１４０度以上にし、円錐の先端角度ａの上限は１６０度以下にするとよい。
【００２２】
また、円錐の先端中心部に形成する平坦部３は、直径ｂが２ｍｍのものを例示したが、直径ｂが小さすぎると、通電初期において、電流密度が大きくなりすぎ、スパッタが発生し易くなる。また、直径ｂが大き過ぎると、通電初期に、金属板を加熱し、軟化させるのに十分な電流密度を得られない場合がある。このため、円錐の先端中心部に形成する平坦部３は、直径ｂが１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであればよい。また、平坦部３は完全に平らでなくてもよく、Ｒ４０程度の略平坦な曲面にしてもよい。
【００２３】
また、この抵抗溶接用電極は、上述した先端部を電極チップとし、先端部の取替えが可能な構造としてもよい。
【００２４】
この抵抗溶接用電極は、上述したように、クラックやバリの発生や、板隙の発生を防止できるので、厚い金属板と薄い金属板を重ね、厚い金属板の側から溶接する場合に、シリーズスポット溶接を適用することができる。なお、この抵抗溶接用電極は、斯かる用途に用途が限定されるものではなく、シリーズスポット溶接の他の用途や、ダイレクトスポット溶接、インダイレクトスポット溶接など抵抗溶接装置全般に用いることができる。
【００２５】
以上、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が１２０度〜１６５度である円錐面と、円錐の先端中心部に直径が１．５〜３ｍｍの平坦部を備えた抵抗溶接用電極の一実施形態を説明したが、これをさらに改良した抵抗溶接用電極として、図５（ａ）（ｂ）に示すように、円錐面２を、先端側の傾斜２ａがその外側の傾斜２ｂに比べて緩やかな２段の円錐面で形成してもよい。
【００２６】
この実施形態では、図５（ａ）（ｂ）に示す抵抗溶接用電極１ｃは、略円錐状の先端形状を備えた直径が１６ｍｍの抵抗溶接用電極であり、円錐の先端中心部ｂに直径２ｍｍの平坦部３を形成し、その外側の直径５．５ｍｍの範囲２ａに円錐の先端角度ｃが１５５度の第１の円錐面２ａを形成し、その外側２ｂに円錐の先端角度ｄが１３５度の円錐面２ｂを形成して、先端側の傾斜２ａがその外側の傾斜２ｂに比べて緩やかな２段の円錐面２を形成したものである。
【００２７】
斯かる先端側の傾斜２ａがその外側の傾斜２ｂに比べて緩やかな２段の円錐面２ａ、２ｂで形成したものによれば、先端は図１に示す抵抗溶接用電極と略同様の形状を備えている。このため、抵抗溶接用電極の先端を金属板に押し当てて通電する通電初期においては図１に示す抵抗溶接用電極と同様、電極１ｃを押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合にその表面に円錐面２ａがすぐにクラックやバリに押し当たりクラックやバリを解消するように作用する。
【００２８】
さらに、図６に示すように、通電初期において電極１ｃを押し付けた位置の周囲１１ａで金属板１１が弾性的に盛り上がった場合でも、電極先端の外側の傾斜２ｂが先端側の傾斜２ａに比べて立ち上がっているので、金属板１１が盛り上がった部位１１ａに接触するのを防止できる。このような事象は、例えば、図７に示すように、板合わせ誤差などがあり、電極１ｃを押し当てる金属板１１が他方の金属板１２に対して浮いている場合などに生じ得る。なお、通電サイクルの後期では、金属板１１が加熱されその表面が軟化するに連れて、電極１ｃが徐々に金属板１１に当接する面積が増えていくので、金属板１１の盛り上がった部分１１ａに電極先端の外側の円錐面２ｂが接触しても溶接に不具合が生じることはない。また、先端側の傾斜２ａがその外側の傾斜２ｂに比べて緩やかな２段の円錐面２ａ、２ｂで形成したものは、上述したように通電初期に電極先端の外側の円錐面２ｂが金属板１１に接触し難いので、ロボット等で電極を押し当てる角度などのティーチング誤差についてもある程度許容できるから、ティーチングの精度を緩和できる。
【００２９】
次に、この抵抗溶接用電極１を用いる場合の好適な通電パターンの一実施例を説明する。
【００３０】
通電パターンは、例えば、インバータとトランジスタスイッチなどを組み合わせて構成された電流制御装置により制御される。
【００３１】
この実施形態では、電流制御装置は、通電初期において、通電開始から徐々に高くした電流値を、スパッタの発生を抑え得る程度の電流値で所定時間維持して被溶接物の表面を軟化させ、その後に、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すように、電極に流す電流の電流値を制御する。さらに、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すにつれて、電流値を高く維持する時間帯の電流値を徐々に高くしている。高い電流値を維持する時間帯は溶接する鋼板に対してナゲットを成長させることを目的とし、低い電流値を維持する時間帯はスパッタを発生させずに押し当てた鋼板を軟化させることを目的としている。
【００３２】
例えば、ＳＰＣ２７０、厚さ１．２ｍｍの金属板と、ＳＰＣ２７０、厚さ０．６ｍｍの金属板を厚さ１．２ｍｍの金属板の側から一対の電極を押し当てて、シリーズスポット溶接をする場合、図８に示すように、通電時間の初期の０〜２cycleは徐々に電流値を上げ、２〜４cycleを３ｋＡとし、４〜９cycleを５ｋＡとし、９〜１１cycleを４．５ｋＡとし、１１〜１６cycleを６ｋＡとし、１６〜１９cycleを５．５ｋＡとし、１９〜２４cycleを７ｋＡとし、２４〜２７cycleを６．５ｋＡとし、２７〜３０cycleを８ｋＡとする通電パターンにより行なった。なお、この実施形態では、周波数６０Hzの交流でスポット溶接を行なっており、cycleは通電時間を設定する単位であり、１cycleは１/６０secである。また、電極に付与する加圧力を２０ｋｇｆとして、溶接を行なった。
【００３３】
この場合、通電時間の０〜４cycleでは、図２に示すように、電極１ａ、１ｂを押し当てる金属板１１の表面が十分に軟化されていないため、電極１ａ、１ｂの接触面積が小さい。このため、電流値を３ｋＡより低く抑えて、通電初期にスパッタが発生するという不具合を抑えている。そして、この間に、金属板１１の表面が加熱されて軟化し、金属板１１の表面に電極１ａ、１ｂの先端が徐々に沈み込み、金属板１１と電極１ａ、１ｂとの接触面積が広くなる。
【００３４】
そして、４〜９cycleでは、金属板１１と電極１ａ，１ｂとの接触面積が通電初期に比べて広くなっているので、このタイミングでスパッタが発生しない程度に電流値を高くして、金属板１１、１２の重合部に生じる電流密度を高くして、ナゲット１５を形成し、または成長させている。
【００３５】
この間に９cycleから継続して５ｋＡ或いはそれよりも高い値に電流値を維持し続けると、スパッタが発生し易い状態になる。このため、９〜１１cycle目において、電流値を４．５ｋＡに下げている。このタイミングで、一旦、電流値をスパッタを発生させない程度に下げることにより、スパッタの発生を抑えることができる。また、９〜１１cycle目において、完全に通電を止めずに、スパッタが生じない程度に電流値を下げることにより、金属板１１、１２を加熱する状態を維持して金属板１１の表面を軟化させることができる。これにより、図３に示すように、先の４〜９cycleの時間帯に、クラック１３やバリ１４が発生した場合でも、図４に示すように、９〜１１cycleの時間帯において、その表面に抵抗溶接用電極１ａ、１ｂの円錐面２が、クラック１３やバリ１４が発生した部位の表面に押し当り、クラック１３やバリ１４を埋め、クラック１３やバリ１４を解消させることができる。
【００３６】
次に、１１〜１６cycleを６ｋＡとし、１６〜１９cycleを５．５ｋＡとし、１９〜２４cycleを７ｋＡとし、２４〜２７cycleを６．５ｋＡとし、２７〜３０cycleを８ｋＡとして、電流値を高く維持する時間帯と、電流値を低く維持する時間帯を交互に設けている。これは、電流値を高く維持した時間帯にナゲットを成長させ、電流値を低く維持した時間帯において、電極を金属板になじませ、クラックやバリが発生した部位の表面を、電極の円錐面が金属板を押さえつけ、クラックやバリを埋めることを繰り返し行なうためである。これにより、スパッタを生じさせることなく、十分な溶接強度を備えたナゲットを形成することができる。
【００３７】
また、この実施形態では、電流値を高く維持した時間帯の４〜９cycle（５．０ｋＡ）、１１〜１６cycle（６．０ｋＡ）、１９〜２４cycle（７．０ｋＡ）、２７〜３０cycle（８．０ｋＡ）において、電流値を徐々に高くしている。通電時間が経過するにつれて、徐々に電極の接触面積が大きくなるが、このように、徐々に電流値を高く維持する時間帯の電流値を高くすることにより、ナゲットの成長に必要な電流密度を確保することができる。
【００３８】
この通電パターンによれば、ＳＰＣ２７０、厚さ１．２ｍｍの金属板１１と、ＳＰＣ２７０、厚さ０．６ｍｍの金属板１２を厚い金属板１１側から電極を押し当てて、シリーズスポット溶接をする場合において、スパッタの発生を抑えつつ、またクラック１３やバリ１４が発生してもこれを解消させながら、ナゲットを成長させることができる。この場合、金属板１１、１２の重合部の金属組織を観測すると、金属板１１、１２の重合部の金属が、従来の通常のナゲットに比べて細かく部分的に溶融して再結晶したものが多数形成される事象が見られ、所謂、拡散接合の状態で接合している場合もあり、従来の通常のナゲットとは異なる事象で接合している場合もある。斯かる拡散接合が生じている場合も十分な溶接強度が得られる。
【００３９】
なお、この実施形態では、ＳＰＣ２７０、厚さ１．２ｍｍの金属板１１と、ＳＰＣ２７０、厚さ０．６ｍｍの金属板１２を厚い金属板１１側から電極を押し当てて、シリーズスポット溶接をする場合について説明したが、金属板の材質や厚さが異なる場合は、各時間帯での電流値や、各時間帯の通電時間、電流値が高い時間帯と低い時間帯を繰り返す回数などを、金属板の材質や厚さなどに応じて適切に調整するとよい。
【００４０】
また、片側溶接の場合は、ダイレクトスポット溶接のように板の重合部を一対の電極で挟んで加圧するものでないため、ダイレクトスポット溶接に比べて電極の加圧力が制約を受ける。このため、現実の生産ラインでは、金属板の重合部に板隙が生じている場合があり、電極を押し当てただけでは板隙が解消されない場合がある。この状態で、通電すると、電極１を押し当てた金属板１１が過度に発熱し、スパッタや板切れが発生することが考えられる。
【００４１】
そこで、上述したように電流値が高い時間帯と低い時間帯を繰り返す通電パターンで、さらに溶接の確実性を確保し、汎用性を高めるため、図９に示すように、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃの電流値は、電極を押し当てる金属板１１が、一枚板の場合でも、スパッタや板切れを起こさない電流値Ａ１に設定するとよい。すなわち、電極を押し当てる金属板１１が、一枚板の場合でも、スパッタや板切れを起こさない安全な電流値を実験室レベルで求める。ここで求めた電流値をベース電流Ａ１として、図９に示す電流値が高い時間帯３１ａ〜３１ｄと低い時間帯３２ａ〜３２ｃを繰り返す通電パターン３０において、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃの電流値に採用するとよい。
【００４２】
例えば、実験室において、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、片方の電極１ａを押し当てる箇所において、電極１ａを押し当てる金属板１１と、金属板１２との間に、スペーサ３３を挟み、金属板１１に電極１ａを押し当てても解消されない程度の板隙をわざと形成する。この状態で、実際の溶接で採用する通電パターンの合計の通電時間よりも長い所定の通電時間を設定し、斯かる通電時間で連続して通電しても電極１ａを押し当てる金属板１１に板切れが生じない電流値を求める。具体的には、実際の溶接で採用する通電パターンの合計の通電時間が２８サイクルの場合は、それよりも長い３１サイクル程度の通電時間を設定する。そして、設定した通電時間において連続して通電しても、金属板１１にスパッタや板切れを生じさせない境界の電流値を割り出し、これに安全率を加味してベース電流Ａ１を設定するとよい。
【００４３】
例えば、設定した通電サイクルにおいて、間欠的に電流値を変えながら繰り返し実験を行い、金属板１１にスパッタや板切れを生じさせない電流値のうち、もっとも高い電流値が３ｋＡであった場合には、これに安全率を加味して２ｋＡ程度の電流値をベース電流に設定するとよい。ベース電流Ａ１を設定する際に、ベース電流Ａ１があまりに低くすぎると、電流値を低く維持する時間帯において、金属板１１の表面が溶融した状態を維持できず、クラックやバリを埋め、クラックやバリを解消させるという、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃを設定したことによる効果が得られない。このため、実験室レベルで、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃの斯かる機能を損なわせず、かつ、板隙がある場合でも金属板１１にスパッタや板切れを確実に生じさせない程度の適切なベース電流Ａ１を見つけ出すとよい。
【００４４】
上記のようにベース電流Ａ１を求め、図９に示すように、シリーズスポット溶接又はインダイレクトスポット溶接の通電時間内に、電流値を高く維持する時間帯３１ａ〜３１ｄと電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃを交互に繰り返す制御において、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃの電流値に上記で求めたベース電流を採用する。これにより、電極１を押し当てる金属板１１と、金属板１２との間に板隙があり、それが電極１を押し当てただけでは解消しないような場合でも、金属板１１にスパッタや板切れが発生するのを確実に防止することができる。このように、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃの電流値にベース電流Ａ１を採用することにより、金属板１１にスパッタや板切れが発生するのを確実に防止することができるから、通電サイクルにおける電流値の設定が容易になる。
【００４５】
なお、図９に示す通電サイクルは、通電サイクルを７つの時間帯に分けて、電流値を高く維持する時間帯３１ａ〜３１ｄと電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃを交互に繰り返す７段の通電パターン３０において、電流値を低く維持する時間帯３２ａ〜３２ｃに上述したベース電流を採用したものである。この場合、第１段の電流値を高く維持する時間帯３１ａ〜３１ｄでは、金属板１１、１２を軽く溶着させる程度の電流値を設定するとよく、第３段、第５段、第７段と、電極がなじむにつれて徐々に溶着径が大きくなるように、それぞれの電流値を設定するとよい。なお、このようにベース電流Ａ１を設定した通電パターン３０において、各時間帯での電流値や通電時間、電流値が高い時間帯と低い時間帯を繰り返す回数などは、金属板の材質や厚さなどに応じて適切に調整するとよい。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極、及び、シリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置を説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されず、種々の変更が可能である。また、ベース電流の検出方法についても上記の実施形態で説明した方法に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極を示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極を備えたシリーズスポット溶接装置の使用状態を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極の通電初期の状態を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極において、クラックやバリを解消させる作用を示す断面図。
【図５】（ａ）は本発明の他の実施形態に係る抵抗溶接用電極を示す正面図、（ｂ）はその先端の端面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る抵抗溶接用電極の使用状態を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る抵抗溶接用電極の使用状態を示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接用電極を用いたシリーズスポット溶接装置の通電パターンを示す図。
【図９】本発明の他の実施形態に係るシリーズスポット溶接装置の通電パターンを示す図。
【図１０】（ａ）ベース電流の検出方法の一例を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図１１】ダイレクトスポット抵抗溶接の溶接工法を示す図。
【図１２】シリーズスポット抵抗溶接の溶接工法を示す図。
【図１３】シリーズスポット抵抗溶接の溶接工法を示す図。
【図１４】インダイレクトスポット抵抗溶接の溶接工法を示す図。
【図１５】インダイレクトスポット抵抗溶接の溶接工法を示す図。
【図１６】インダイレクトスポット抵抗溶接の溶接工法を示す図。
【図１７】従来のシリーズスポット溶接を示す図。
【図１８】従来のシリーズスポット溶接での問題点を示す図。
【図１９】従来のシリーズスポット溶接での問題点を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１     抵抗溶接用電極
２、２ａ、２ｂ     円錐面
３     平坦部
４     シリーズスポット溶接装置
Ａ１   ベース電流
【図１】
2006198676.tif 000003
【図２】
2006198676.tif 000004
【図３】
2006198676.tif 000005
【図４】
2006198676.tif 000006
【図５】
2006198676.tif 000007
【図６】
2006198676.tif 000008
【図７】
2006198676.tif 000009
【図８】
2006198676.tif 000010
【図９】
2006198676.tif 000011
【図１０】
2006198676.tif 000012
【図１１】
2006198676.tif 000013
【図１２】
2006198676.tif 000014
【図１３】
2006198676.tif 000015
【図１４】
2006198676.tif 000016
【図１５】
2006198676.tif 000017
【図１６】
2006198676.tif 000018
【図１７】
2006198676.tif 000019
【図１８】
2006198676.tif 000020
【図１９】
2006198676.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月1日(2005.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記電流制御装置は、電流値を高く維持する時間帯と電流値を低く維持する時間帯を交互に繰り返すにつれて、電流値を高く維持する時間帯の電流値を徐々に高くすることを特徴とする請求項５に記載のシリーズスポット溶接装置又はインダイレクトスポット溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
シリーズスポット溶接装置にこの電極を用いれば、電極の円錐の先端中心部に形成した平坦部が直径１．５〜３ｍｍと小さいので、通電初期に金属板に当接する面積が狭い。このため通電初期の電流密度が大きくなり、金属板の表面を早期に加熱し軟化させ、電極を金属板表面に馴染ませることができる。また、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度が１２０度〜１６５度である円錐面を備えているので、電極を押し当てた部位の近傍にクラックやバリが生じた場合でも、すぐに電極の円錐面が押し当り、クラックやバリを発生後すぐに埋めることができる。これにより、クラックやバリが成長し大きな欠損が生じるのを防止することができる。また、電極の当接面積が徐々に大きくなっていくので金属の重合部に板隙が生じるのを防止できる。このように、この電極を用いれば、クラックやバリの発生や、板隙の発生を抑えることができるので、金属板の重合部に良好なナゲットを形成することができ、金属板の溶接に十分な溶接強度を確保することができる。