(57)【要約】【課題】比較的簡易な電流制御を行いつつ、スパッタの発生を抑制可能な抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置を提供する。【解決手段】本発明に係る抵抗溶接方法は、直流である溶接電流を、電流値Ｉ１（第１目標値）又はその近傍にて維持させる第１制御と、電流値Ｉ１から電流値Ｉ２（第２目標値；Ｉ２＞Ｉ１）に上昇させた後、電流値Ｉ２又はその近傍にて維持させる第２制御と、電流値Ｉ２から電流値Ｉ１よりも小さい値に下降させる第３制御と、を順次行う電流制御工程と、所定の通電時間が経過するまで電流制御工程を複数回繰り返しながら溶接電流を流す通電工程と、を備える。【選択図】図３
2019051523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の板材を重ね合わせてなるワークを一対の電極で挟持・加圧し、前記一対の電極間に溶接電流を流すことで前記ワークのスポット接合を行う抵抗溶接方法であって、
直流である前記溶接電流を、
第１目標値又は該第１目標値の近傍にて維持させる第１制御と、
前記第１目標値から該第１目標値よりも大きい第２目標値に上昇させた後、前記第２目標値又は該第２目標値の近傍にて維持させる第２制御と、
前記第２目標値から前記第１目標値よりも小さい値に下降させる第３制御と、
を順次行う電流制御工程と、
所定の通電時間が経過するまで前記電流制御工程を複数回繰り返しながら前記溶接電流を流す通電工程と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載の抵抗溶接方法において、
前記第１目標値及び前記第２目標値は、前記ワークを構成する３枚以上の板材のうち、接合部における抵抗値の和が最大である隣り合う２枚の板材に応じて決定されることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項３】
請求項２に記載の抵抗溶接方法において、
前記ワークに対して一定の直流電流を前記通電時間だけ通電する際、前記２枚の板材同士の溶接部位にてスパッタが発生しない電流の上限値を限界電流値と定義するとき、
前記第１目標値は前記限界電流値よりも小さく、かつ、前記第２目標値は前記限界電流値よりも大きいことを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗溶接方法において、
前記通電工程では、前記ワークに対する加圧力を一定に保ちながら前記溶接電流を流すことを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の抵抗溶接方法において、
前記ワークは、少なくとも１枚の高張力板材を含んで構成されることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項６】
複数枚の板材を重ね合わせてなるワークを一対の電極で挟持・加圧し、前記一対の電極間に溶接電流を流すことで前記ワークのスポット接合を行う抵抗溶接装置であって、
前記溶接電流を流す溶接電流生成回路と、
前記溶接電流生成回路を制御することで、直流である前記溶接電流を、
第１目標値又は該第１目標値の近傍にて維持させる第１制御と、
前記第１目標値から該第１目標値よりも大きい第２目標値に上昇させた後、前記第２目標値又は該第２目標値の近傍にて維持させる第２制御と、
前記第２目標値から前記第１目標値よりも小さい値に下降させる第３制御と、
を順次行う電流制御を実行可能であり、かつ、
所定の通電時間が経過するまで前記電流制御を複数回繰り返す溶接電流制御部と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の板材を重ね合わせてなるワークを一対の電極で挟持・加圧し、一対の電極間に溶接電流を流すことでワークのスポット接合を行う抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数枚の板材を重ね合わせてなるワークを一対の電極で挟持・加圧し、一対の電極間に溶接電流を流すことでワークのスポット接合を行う抵抗溶接技術が知られている。例えば、鋼板の接触面同士の馴染みを向上させることで、スパッタ（以下、チリともいう）の発生を抑制する電流制御方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、高張力鋼板をスポット溶接する際に、予備通電後に通電を一時的に休止し、その後、本通電を行う電流制御方法が提案されている。
【０００４】
特許文献２では、高張力鋼板をスポット溶接する際に、予備通電後に電流値を一時的に下げ、その後、本通電を行う電流制御方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３６６７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０７９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１、２で提案される方法では、予備通電及び本通電に対してそれぞれ制御条件を設定する必要があり、２種類の異なる制御条件を組み合わせた最適化設計が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、比較的簡易な電流制御を行いつつ、スパッタの発生を抑制可能な抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明に係る抵抗溶接方法は、複数枚の板材を重ね合わせてなるワークを一対の電極で挟持・加圧し、前記一対の電極間に溶接電流を流すことで前記ワークのスポット接合を行う方法であって、直流である前記溶接電流を、第１目標値又は該第１目標値の近傍にて維持させる第１制御と、前記第１目標値から該第１目標値よりも大きい第２目標値に上昇させた後、前記第２目標値又は該第２目標値の近傍にて維持させる第２制御と、前記第２目標値から前記第１目標値よりも小さい値に下降させる第３制御と、を順次行う電流制御工程と、所定の通電時間が経過するまで前記電流制御工程を複数回繰り返しながら前記溶接電流を流す通電工程と、を備える。
【０００９】
このように、第１目標値、第２目標値の２段階に分けて溶接電流を段階的に上昇させる第１、第２制御を行うことで、ワークの接合部に与える熱量を第１制御によって柔軟に調節可能となり、溶接電流を急激に上昇させる場合と比べて、ナゲットの過度な成長が抑制される。また、第２目標値から第１目標値よりも小さい値に下降させる第３制御を行うことで、ナゲットの境界部に集中するジュール熱をナゲットの外側に逃がす放熱時間が確保される。
【００１０】
上記した電流制御工程を複数回繰り返しながら溶接電流を流すことで、ワークに対して断続的な入熱がなされる。つまり、ナゲットを徐々に成長させることで、連続的に入熱する場合と比べてより大きなシール幅が確保できるため、その分だけスパッタが発生し難くなる。これにより、比較的簡易な電流制御を行いつつ、スパッタの発生を抑制することができる。
【００１１】
また、前記第１目標値及び前記第２目標値は、前記ワークを構成する３枚以上の板材のうち、接合部における抵抗値の和が最大である隣り合う２枚の板材に応じて決定されてもよい。これにより、抵抗値の和が最大であり、最も多い熱量が発生する２枚の板材、つまり、スパッタが最も発生し易い２枚の板材に対して適切な電流制御を行うことができる。
【００１２】
また、前記ワークに対して一定の直流電流を前記通電時間だけ通電する際、前記２枚の板材同士の溶接部位にてスパッタが発生しない電流の上限値を限界電流値と定義するとき、前記第１目標値は前記限界電流値よりも小さく、かつ、前記第２目標値は前記限界電流値よりも大きくてもよい。これにより、上記した２枚の板材間でのスパッタの発生を確実に抑制しながらも、他の溶接部位に対してジュール熱を効果的に付与可能となり、ワークの溶接強度を確保することができる。
【００１３】
また、前記通電工程では、前記ワークに対する加圧力を一定に保ちながら前記溶接電流を流してもよい。これにより、加圧力を経時変化させるような複雑な制御を行わなくて済む。
【００１４】
また、前記ワークは、少なくとも１枚の高張力板材を含んで構成されてもよい。高張力板材を含むワークでは、スパッタが発生し易い傾向があり、電流制御の難度が高い。ナゲットを徐々に成長させることで、より大きなシール幅が確保できるため特に効果的である。
【００１５】
第２の本発明に係る抵抗溶接装置は、複数枚の板材を重ね合わせてなるワークを一対の電極で挟持・加圧し、前記一対の電極間に溶接電流を流すことで前記ワークのスポット接合を行う装置であって、前記溶接電流を流す溶接電流生成回路と、前記溶接電流生成回路を制御することで、直流である前記溶接電流を、第１目標値又は該第１目標値の近傍にて維持させる第１制御と、前記第１目標値から該第１目標値よりも大きい第２目標値に上昇させた後、前記第２目標値又は該第２目標値の近傍にて維持させる第２制御と、前記第２目標値から前記第１目標値よりも小さい値に下降させる第３制御と、を順次行う電流制御を実行可能であり、かつ、所定の通電時間が経過するまで前記電流制御を複数回繰り返す溶接電流制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置によれば、比較的簡易な電流制御を行いつつ、スパッタの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における抵抗溶接装置の全体構成図である。
【図２】図２Ａは、３枚の板材を重ね合わせてなるワークの溶接状態を示す概略断面図である。図２Ｂは、４枚の板材を重ね合わせてなるワークの溶接状態を示す概略断面図である。
【図３】図３Ａは、溶接電流の１周期分に相当する電流パターンの一例を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの電流パターンを実現するための指令パターンの一例を示す図である。
【図４】図４Ａは、スポット溶接を行う際の通電パターンを示す図である。図４Ｂは、図４Ａの通電パターンを与えた場合におけるチップ間電圧の時間変化を示す図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、従来例（ＤＣ一定）におけるワークの溶接状態の拡大断面写真を示す図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、本実施例（ＤＣチョップ）におけるワークの溶接状態の拡大断面写真を示す図である。
【図７】通電時間に対するシール幅の関係を示す図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、変形例における指令パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る抵抗溶接方法について、抵抗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説明する。
【００１９】
［抵抗溶接装置１０の構成］
図１は、本発明の一実施形態における抵抗溶接装置１０の全体構成図である。抵抗溶接装置１０は、電源１２から供給される電力に基づいて溶接電流を出力する溶接電流生成回路１４と、ワークＷ（図２Ａ及び図２Ｂ）を挟持・加圧しながらスポット溶接を行う溶接ガン１６と、溶接電流生成回路１４及び溶接ガン１６の同期制御を行う制御部１８と、を含んで構成される。
【００２０】
溶接電流生成回路１４は、電源１２からの交流電力又は直流電力に基づいて直流波形を生成する直流波形生成回路２０と、この直流波形をチョッピングすることで所望の溶接電流を出力する電流生成回路２２と、を備える。
【００２１】
溶接ガン１６は、ワークＷを挟持するための可動アーム２４及び固定アーム２６と、可動アーム２４及び固定アーム２６にそれぞれ装着される電極チップ２８、３０（以下、一対の電極３２ともいう）と、ワークＷの挟持方向（矢印Ａ方向）に可動アーム２４を移動可能なサーボモータ３４と、を備える。
【００２２】
可動アーム２４には、図示しない変位機構（例えば、ボールスクリュー）が接続されている。サーボモータ３４によりこの変位機構を回動させることで、可動アーム２４が固定アーム２６に対して接近又は離間する。これにより、所望の溶接圧力でワークＷを加圧することができる。エンコーダ３６は、可動アーム２４の変位量を検出可能なセンサであり、得られた検出信号を制御部１８に向けて出力する。
【００２３】
制御部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro-Processing Unit）から構成される。制御部１８は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）からプログラムを読み出し実行することで、溶接条件設定部３８と、溶接電流制御部４０と、溶接圧力制御部４２として機能する。
【００２４】
溶接条件設定部３８は、溶接対象であるワークＷの構成に適した溶接条件を設定する。溶接条件設定部３８は、例えば、作業者による入力操作に応じて、板材Ｐ１〜Ｐ４の種類、厚さ、積層順を含む「間接的な」パラメータの他、電流値、通電時間、繰り返し回数を含む「直接的な」パラメータを設定可能である。
【００２５】
溶接電流制御部４０は、溶接条件設定部３８により設定された溶接条件に従って、溶接電流生成回路１４が出力する溶接電流を制御する。具体的には、溶接電流制御部４０は、ワークＷの構成に適した指令パターン７２（図３Ｂ）を生成した後、この指令パターン７２を溶接電流生成回路１４に向けて供給する。これにより、溶接電流生成回路１４は、電流パターン７０（図３Ａ）が複数回繰り返された溶接電流を出力する。
【００２６】
溶接圧力制御部４２は、溶接条件設定部３８により設定された溶接条件に従って、一対の電極３２がワークＷを挟持する溶接圧力を制御する。溶接圧力制御部４２は、溶接電流の通電中において、時間によらず加圧力を一定にしてもよいし、時間に応じて加圧力を変更してもよい。
【００２７】
［ワークＷの溶接状態］
図２Ａは、３枚の板材Ｐ１〜Ｐ３を重ね合わせてなるワークＷの溶接状態を示す概略断面図である。図２Ｂは、４枚の板材Ｐ１〜Ｐ４を重ね合わせてなるワークＷの溶接状態を示す概略断面図である。板材Ｐ１〜Ｐ４はいずれも金属板であり、高張力板材（ハイテン材）が少なくとも１枚含まれてもよい。
【００２８】
図２Ａにおいて、ワークＷの接合部５０を挟持・加圧した状態で、電極チップ２８、３０間に溶接電流を通電することにより、接合部５０にジュール熱が発生する。これにより、隣り合う板材Ｐ１、Ｐ２間の溶接部位５２にナゲットＮ１が形成され、隣り合う板材Ｐ２、Ｐ３間の溶接部位５４にナゲットＮ２が形成される。
【００２９】
図２Ｂにおいて、ワークＷの接合部５６を挟持・加圧した状態で、電極チップ２８、３０間に溶接電流を通電することにより、接合部５６にジュール熱が発生する。これにより、隣り合う板材Ｐ１、Ｐ２間の溶接部位５８にナゲットＮ３が形成され、隣り合う板材Ｐ２、Ｐ３間の溶接部位６０にナゲットＮ４が形成され、隣り合う板材Ｐ３、Ｐ４間の溶接部位６２にナゲットＮ５が形成される。
【００３０】
ここで、板材Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の電気抵抗値（以下、単に「抵抗値」という）は、それぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４であるとする。抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、板材全体の抵抗値ではなく、各々の板材Ｐ１〜Ｐ４における、単位面積抵抗率と接合部５０（５６）近傍での厚みを乗算した値に相当する。
【００３１】
隣接する板材Ｐ１、Ｐ２の抵抗値の和はＲｓ１２（＝Ｒ１＋Ｒ２）であり、隣接する板材Ｐ２、Ｐ３の抵抗値の和はＲｓ２３（＝Ｒ２＋Ｒ３）であり、隣接する板材Ｐ３、Ｐ４の抵抗値の和はＲｓ３４（＝Ｒ３＋Ｒ４）である。例えば、３種類の和（Ｒｓ１２、Ｒｓ２３、Ｒｓ３４）のうち、Ｒｓ２３が最大値であることを想定する。
【００３２】
［抵抗溶接装置１０の動作］
続いて、図１に示す抵抗溶接装置１０の動作について、図３Ａ〜図４Ｂを参照しながら説明する。抵抗溶接装置１０は、制御部１８の同期制御によって、所定の溶接圧力にてワークＷを挟持・加圧した後、一対の電極３２間に所定の溶接電流を流す。これにより、ワークＷのスポット溶接が行われる。
【００３３】
ここで、溶接圧力制御部４２は、ワークＷに対する加圧力を一定に保ちながら溶接電流を流すように制御するので、加圧力を経時変化させるような複雑な制御を行わなくて済む。一方、溶接電流制御部４０は、約１０ｍｓオーダーを１周期とする一連の電流制御を、１０〜１００回オーダーで繰り返す制御を行う。
【００３４】
＜電流制御の具体例＞
図３Ａは、溶接電流の１周期分に相当する電流パターン７０の一例を示す図である。グラフの横軸は時間（単位：ｍｓ）を示し、グラフの縦軸は溶接電流（単位：ｋＡ）を示す。この電流パターン７０は、溶接電流制御部４０（図１）が行う一連の電流制御（第１〜第３制御）により形成される。
【００３５】
第１制御は、制御対象としての溶接電流を、電流値Ｉ１（第１目標値）に上昇させた後、電流値Ｉ１又はその近傍にて維持させる電流制御である。第２制御は、制御対象としての溶接電流を、電流値Ｉ１から電流値Ｉ２（第２目標値；Ｉ２＞Ｉ１）に上昇させた後、電流値Ｉ２又はその近傍にて維持させる電流制御である。第３制御は、制御対象としての溶接電流を、電流値Ｉ２から電流値Ｉ１よりも小さい値（実質的には、ゼロ値）に下降させる電流制御である。
【００３６】
このように、電流値Ｉ１、Ｉ２の２段階に分けて溶接電流を段階的に上昇させる第１、第２制御を行うことで、ワークＷの接合部５０（５６）に与える熱量を第１制御によって柔軟に調整可能となり、溶接電流を急激に上昇させる場合と比べて、ナゲットＮ１〜Ｎ５の過度な成長が抑制される。また、電流値Ｉ２から電流値Ｉ１よりも小さい値に下降させる第３制御を行うことで、ナゲットＮ１〜Ｎ５の境界部に集中するジュール熱をナゲットＮ１〜Ｎ５の外側に逃がす放熱時間が確保される。
【００３７】
図３Ｂは、図３Ａの電流パターン７０を実現するための指令パターン７２の一例を示す図である。グラフの横軸は時間（単位：ｍｓ）を示し、グラフの縦軸は指令値（単位：任意）を示す。この指令値は、例えば、パルス変調における変調量であり、値の増加につれて溶接電流の実効値が大きくなる関係を有する。
【００３８】
時間帯ｔ＝０〜Ｔａにおける指令値は、時間に比例して線形的に増加し、時間ｔ＝Ｔａにて指令値Ｍ１に等しくなる。時間帯ｔ＝Ｔａ〜Ｔｂにおける指令値は、時間によらず一定（指令値Ｍ１）である。ここで、指令値Ｍ１は、電流値Ｉ１（図３Ａ）に対応する値である。
【００３９】
時間帯ｔ＝Ｔｂ〜Ｔｃにおける指令値は、時間に比例して線形的に増加し、時間ｔ＝Ｔｃにて指令値Ｍ２（＞Ｍ１）に等しくなる。時間帯ｔ＝Ｔｃ〜Ｔｄにおける指令値は、時間によらず一定（指令値Ｍ２）である。ここで、指令値Ｍ２は、電流値Ｉ２（図３Ａ）に対応する値である。
【００４０】
時間帯ｔ＝Ｔｄ〜Ｔｅにおける指令値は、時間に比例して線形的に減少し、時間ｔ＝Ｔｅにてゼロ値に等しくなる。時間帯ｔ＝Ｔｅ〜Ｔｆにおける指令値は、時間によらず一定（ゼロ値）である。
【００４１】
なお、電流パターン７０は、指令値Ｍ１、Ｍ２（或いは電流値Ｉ１、Ｉ２）の他にも、第１立上げ時間Ｔａ、第１維持時間（Ｔｂ−Ｔａ）、第２立上げ時間（Ｔｃ−Ｔｂ）、第２維持時間（Ｔｄ−Ｔｃ）、立下げ時間（Ｔｅ−Ｔｄ）、オフ時間（Ｔｆ−Ｔｅ）を含むパラメータで特定される。これらのパラメータは、任意の値を取ってもよい。
【００４２】
ところで、溶接電流制御部４０は、ワークＷの構成に適した電流値Ｉ１、Ｉ２を決定してもよい。例えば、電流値Ｉ１、Ｉ２は、上記した抵抗値の和が最大（Ｒｓ２３）である２枚の板材Ｐ２、Ｐ３に応じて決定される。具体的には、ワークＷに対して一定の直流電流を通電時間だけ通電する際、２枚の板材Ｐ２、Ｐ３同士の溶接部位５４（６０）にてスパッタが発生しない電流の上限値を限界電流値Ｉｍと定義する。この場合、Ｉ１＜Ｉｍ＜Ｉ２の大小関係を満たすように電流値Ｉ１、Ｉ２が決定される。
【００４３】
＜通電パターンの説明＞
図４Ａは、スポット溶接を行う際の通電パターンを示す図である。グラフの横軸は時間（単位：ｍｓ）を示し、グラフの縦軸は溶接電流（単位：ｋＡ）を示す。細い実線で示す「ＤＣチョップ（本実施例）」は、電流パターン７０（図３Ａ）を複数回繰り返した通電パターンに相当する。太い実線で示す「ＤＣ一定（従来例）」は、一定の直流電流を付与した通電パターンに相当する。
【００４４】
ここで、「ＤＣチョップ」「ＤＣ一定」は、互いに通電時間が同じ（＝Ｔ０）である。また、「ＤＣ一定」の電流値は、両者の通電パターンによりワークＷに与える熱量が等しくなる値（つまり、実効電流値）に相当する。
【００４５】
図４Ｂは、図４Ａの通電パターンを与えた場合におけるチップ間電圧の時間変化を示す図である。グラフの横軸は時間（単位：ｍｓ）を示し、グラフの縦軸はチップ間電圧（単位：Ｖ）を示す。なお、チップ間電圧は、電極チップ２８、３０（図２Ａ及び図２Ｂ）の間の電圧に相当する。
【００４６】
図４Ａと同様に、細い実線は「ＤＣチョップ」の電圧波形を示すとともに、太い実線は「ＤＣ一定」の電圧波形を示す。破線のグラフは、「ＤＣチョップ」の電圧波形における上側包絡線を示す。ここで、「ＤＣ一定」のグラフにおいて、時間帯Ｔ１〜Ｔ２でチップ間電圧が急激に落ち込み、スパッタが発生している。
【００４７】
［この抵抗溶接方法による効果］
＜スパッタ抑制のメカニズム＞
続いて、「ＤＣチョップ」の電流制御によるスパッタ抑制のメカニズムについて、図５Ａ〜図７を参照しながら説明する。
【００４８】
図５Ａ及び図５Ｂは、従来例（ＤＣ一定）におけるワークＷの溶接状態の拡大断面写真を示す図である。より詳しくは、図５Ａは時間Ｔ１（図４Ｂ）における溶接状態を示すとともに、図５Ｂは時間Ｔ２（同図）における溶接状態を示す。
【００４９】
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施例（ＤＣチョップ）におけるワークＷの溶接状態の拡大断面写真を示す図である。より詳しくは、図６Ａは時間Ｔ１における溶接状態を示すとともに、図６Ｂは時間Ｔ２における溶接状態を示す。
【００５０】
図５Ｂから理解されるように、一定の直流電流を流し続けることで、ワークＷに対して連続的な入熱がなされる。その結果、相対的に早い段階で溶融が発生するとともに、ナゲットＮ１〜Ｎ５の境界部にジュール熱が常に集中する状態を示す「連続的な溶融痕」が形成されている。
【００５１】
一方、図６Ｂから理解されるように、電流パターン７０（図３Ａ）を繰り返して流すことで、ワークＷに対して断続的な入熱がなされる。その結果、相対的に遅い段階で溶融が起こるとともに、ナゲットＮ１〜Ｎ５の境界部にて凝固・再溶融が繰り返された状態を示す「断続的な溶融痕」が形成されている。
【００５２】
図７は、通電時間に対するシール幅の関係を示す図である。グラフの横軸は通電時間（単位：ｍｓ）を示し、グラフの縦軸はシール幅（単位：ｍｍ）を示す。この「シール幅」は、シール径（コロナボンド径に相当）からナゲット径を減算した値で定義される。つまり、シール幅が小さいほどスパッタが発生し易い状態であり、シール幅が大きいほどスパッタが発生し難い状態である。
【００５３】
三角形のプロットは「ＤＣチョップ」（本実施例）の実測データを示すとともに、菱形のプロットは「ＤＣ一定」（従来例）の実測データを示す。本図から理解されるように、ナゲットＮ１〜Ｎ５の成長途中であって通電開始からの時間が短い場合、「ＤＣチョップ」のシール幅は、「ＤＣ一定」と比べて有意に大きいといえる。
【００５４】
＜効果のまとめ＞
以上のように、この抵抗溶接方法は、複数枚の板材Ｐ１〜Ｐ４を重ね合わせてなるワークＷを一対の電極３２で挟持・加圧し、一対の電極３２間に溶接電流を流すことでワークＷのスポット接合を行う方法であって、［１］直流である溶接電流を、電流値Ｉ１（第１目標値）又は該電流値Ｉ１の近傍にて維持させる第１制御と、電流値Ｉ１から電流値Ｉ２（第２目標値；Ｉ２＞Ｉ１）に上昇させた後、電流値Ｉ２又は該電流値Ｉ２の近傍にて維持させる第２制御と、電流値Ｉ２から電流値Ｉ１よりも小さい値に下降させる第３制御と、を順次行う電流制御工程と、［２］所定の通電時間が経過するまで電流制御工程を複数回繰り返しながら溶接電流を流す通電工程と、を備える。
【００５５】
また、この抵抗溶接装置１０は、複数枚の板材Ｐ１〜Ｐ４を重ね合わせてなるワークＷを一対の電極３２で挟持・加圧し、一対の電極３２間に溶接電流を流すことでワークＷのスポット接合を行う装置であって、［１］溶接電流を流す溶接電流生成回路１４と、［２］溶接電流生成回路１４を制御することで、直流である溶接電流を、電流値Ｉ１（第１目標値）又は該電流値Ｉ１の近傍にて維持させる第１制御と、電流値Ｉ１から電流値Ｉ２（第２目標値；Ｉ２＞Ｉ１）に上昇させた後、電流値Ｉ２又は該電流値Ｉ２の近傍にて維持させる第２制御と、電流値Ｉ２から電流値Ｉ１よりも小さい値に下降させる第３制御と、を順次行う電流制御を実行可能であり、かつ、所定の通電時間が経過するまで電流制御を複数回繰り返す溶接電流制御部４０と、を備える。
【００５６】
このように、電流値Ｉ１、Ｉ２の２段階に分けて溶接電流を段階的に上昇させる第１、第２制御を行うことで、ワークＷの接合部５０（５６）に与える熱量を第１制御によって柔軟に調節可能となり、溶接電流を急激に上昇させる場合と比べて、ナゲットＮ１〜Ｎ５の過度な成長が抑制される。また、電流値Ｉ２から電流値Ｉ１よりも小さい値に下降させる第３制御を行うことで、ナゲットＮ１〜Ｎ５の境界部に集中するジュール熱をナゲットＮ１〜Ｎ５の外側に逃がす放熱時間が確保される。
【００５７】
また、上記した電流制御工程を複数回繰り返しながら溶接電流を流すことで、ワークＷに対して断続的な入熱がなされる。つまり、ナゲットＮ１〜Ｎ５を徐々に成長させることで、連続的に入熱する場合と比べてより大きなシール幅が確保できるため、その分だけスパッタが発生し難くなる。これにより、比較的簡易な電流制御を行いつつ、スパッタの発生を抑制することができる。
【００５８】
また、電流値Ｉ１、Ｉ２は、ワークＷを構成する３枚以上の板材Ｐ１〜Ｐ４のうち、接合部５０（５６）における抵抗値の和が最大である隣り合う２枚の板材Ｐ２、Ｐ３に応じて決定されてもよい。これにより、抵抗値の和が最大であり、最も多い熱量が発生する２枚の板材、つまり、スパッタが最も発生し易い２枚の板材Ｐ２、Ｐ３に対して適切な電流制御を行うことができる。
【００５９】
また、ワークＷに対して一定の直流電流を通電時間だけ通電する際、２枚の板材Ｐ２、Ｐ３同士の溶接部位５４（６０）にてスパッタが発生しない電流の上限値を限界電流値Ｉｍと定義するとき、Ｉ１＜Ｉｍ＜Ｉ２の大小関係を満たすように電流値Ｉ１、Ｉ２が決定されてもよい。これにより、２枚の板材Ｐ２、Ｐ３間でのスパッタの発生を確実に抑制しながらも、他の溶接部位５２（５８、６２）に対してジュール熱を効果的に付与可能となり、ワークＷの溶接強度を確保することができる。
【００６０】
また、ワークＷは、少なくとも１枚の高張力板材を含んで構成されてもよい。高張力板材を含むワークＷでは、スパッタが発生し易い傾向があり、電流制御の難度が高い。ナゲットＮ１〜Ｎ５を徐々に成長させることで、より大きなシール幅が確保できるため特に効果的である。
【００６１】
［変形例］
なお、この発明は、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。或いは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。
【００６２】
本実施形態では、溶接電流制御部４０は、図３Ｂの指令パターン７２に従って電流制御を行っているが、指令パターンの形状はこれに限られない。
【００６３】
図８Ａに示すように、時間帯Ｔａ〜Ｔｂにおける指令値を時間の経過に応じて僅かに変化させてもよく、例えば、指令値に対して許容範囲内（Ｍ１±δ以内；δは微小な正値）で増加又は減少、或いは増減させてもよい。この指令パターンによっても、溶接電流を電流値Ｉ１の近傍に維持させる第１制御を実現することができる。なお、溶接電流を電流値Ｉ２の近傍に維持させる第２制御についても上記と同様である。
【００６４】
図８Ｂに示すように、時間ｔ＝０（＝Ｔａ）にて指令値をゼロ値から急激にＭ１に移行させ、時間ｔ＝Ｔｂ（＝Ｔｃ）にて指令値をＭ１から急激にＭ２に移行させ、時間ｔ＝Ｔｄ（＝Ｔｅ）にて指令値をＭ２から急激にゼロ値に移行させてもよい。この指令パターンによっても、上記した作用効果が得られる電流制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…抵抗溶接装置                      １２…電源
１４…溶接電流生成回路                  １６…溶接ガン
１８…制御部                            ２０…直流波形生成回路
２２…電流生成回路                      ２４…可動アーム
２６…固定アーム                        ２８、３０…電極チップ
３２…一対の電極                        ３４…サーボモータ
３６…エンコーダ                        ３８…溶接条件設定部
４０…溶接電流制御部                    ４２…溶接圧力制御部
５０、５６…接合部                      ５２、５４、５８、６０、６２…溶接部位
７０…電流パターン                      ７２…指令パターン
Ｉ１…電流値（第１目標値）              Ｉ２…電流値（第２目標値）
Ｉｍ…限界電流値                        Ｍ１、Ｍ２、Ｍｍ…指令値
Ｎ１〜Ｎ５…ナゲット                    Ｐ１〜Ｐ４…板材
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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