(57)【要約】【課題】簡単な構成で電極の消耗を抑え、複数枚の板の積層体を溶接する場合でも適切な溶接を実現する。【解決手段】溶接装置は、被接合物（８６）と当接する電極（８０ａ，８０ｂ）と、溶接電源と、溶接中の被接合物（８６）に係る物理量を検出する検出部と、溶接電源から電極（８０ａ，８０ｂ）へ電流を供給させて溶接を開始させ、溶接中に検出される１つの物理量が終了条件値に達した時点で電極（８０ａ，８０ｂ）への通電を停止させる制御部とを備える。物理量は、溶接電流、溶接電圧、溶接電力、電極間抵抗、被接合物に印加される荷重、被接合物の厚さ方向の変位量である。被接合物（８６）は、金属からなる複数枚の板の積層体（８６ａ）と、積層体に対して凸状のプロジェクション（８７）が形成された集電体（８６ｂ）と、バックプレート（８６ｃ）とから構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合物と当接する第１の電極と、
前記被接合物を間に挟んで前記第１の電極と対向する第２の電極と、
前記第１、第２の電極のうち少なくとも一方を加圧し、前記被接合物を前記第１、第２の電極によって挟持させる加圧機構と、
前記第１、第２の電極間に電流を供給する溶接電源と、
溶接中の前記被接合物に係る１乃至複数の物理量を検出する検出手段と、
外部からの指示に応じて前記溶接電源から前記第１、第２の電極へ電流を供給させて溶接を開始させ、溶接中に検出される１つの前記物理量が所定の終了条件値に達した時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させる制御手段とを備え、
前記被接合物は、金属からなる複数枚の板の積層体と、この積層体の上に配置される金属からなる板状部材で、前記積層体に対して凸状のプロジェクションが形成された集電体と、前記積層体の下に配置される金属からなる板状のバックプレートとから構成され、
前記物理量は、前記第１、第２の電極を流れる溶接電流、前記第１、第２の電極間に印加される溶接電圧、前記第１、第２の電極に供給される溶接電力、前記第１、第２の電極間の抵抗、前記被接合物に印加される荷重、前記被接合物の厚さ方向の変位量であることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶接装置において、
前記プロジェクションの高さは、前記被接合物が加圧され前記プロジェクションが変形したときに、前記プロジェクション以外の部分で前記集電体と前記積層体とが接しない高さに設定され、
前記バックプレートの厚さは、溶接の際に前記積層体と接する部分が溶けて下側の前記第２の電極と接する部分が溶けない厚さに設定されることを特徴とする溶接装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の溶接装置において、
さらに、前記バックプレートの下面を真空吸着して前記被接合物が下側の前記第２の電極上に載るようにして固定する吸着機構を備えることを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶接装置において、
前記制御手段は、溶接中に検出される物理量である電極間抵抗が終了条件値として予め設定されている電極間抵抗値に達した時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させる第１の制御方式の溶接をｎ回行った後に（ｎは１以上の整数）、さらに前記第１の制御方式と異なる第２の制御方式の溶接をｍ回行う（ｍは１以上の整数）ことを特徴とする溶接装置。
【請求項５】
請求項４記載の溶接装置において、
前記第２の制御方式の溶接は、溶接中に検出される電極間抵抗以外の１つの物理量が所定の終了条件値に達した時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させる溶接であることを特徴とする溶接装置。
【請求項６】
請求項４記載の溶接装置において、
前記第２の制御方式の溶接は、前記第１、第２の電極に所定の溶接電流を一定時間供給する定電流制御方式の溶接、前記第１、第２の電極間に所定の溶接電圧を一定時間供給する定電圧制御方式の溶接、前記第１、第２の電極に所定の溶接電力を一定時間供給する定電力制御方式の溶接のいずれかであることを特徴とする溶接装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の溶接装置において、
さらに、１回当たりの溶接時間が所定の経過時間を超えた時点で前記第１の制御方式の溶接中に検出される電極間抵抗が終了条件値として予め設定されている電極間抵抗値に達しない場合に、前記第１、第２の電極への通電を停止させて、警報を発する警報通知手段を備えることを特徴とする溶接装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の溶接装置において、
前記制御手段は、前記終了条件値と比較する前記物理量の値として、物理量の微分値または積分値を用いることを特徴とする溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接装置に係り、特に複数枚の板の積層体の接合に適した溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の平板状の正極電極および負極電極をセパレータを介して積層した積層型リチウムイオン電池が使用されるようになってきている。図７（Ａ）は積層型リチウムイオン電池の積層後の状態を示す斜視図、図７（Ｂ）は電極のタブとリード端子とを接続した状態を示す斜視図である。
【０００３】
積層型リチウムイオン電池においては、図７（Ａ）に示すようにアルミニウム（Ａｌ）等の金属箔からなる正極電極１００と銅（Ｃｕ）等の金属箔からなる負極電極１０１とがセパレータ（不図示）を介して交互に積層されている。各正極電極１００には、リード接合用のタブ１０２が設けられており、これらのタブ１０２は、図７（Ｂ）に示すように積層され、接合部１０６において外部接続用のリード端子１０４と接合される。同様に、各負極電極１０１には、リード接合用のタブ１０３が設けられ、これらのタブ１０３は、積層され、接合部１０７において外部接続用のリード端子１０５と接合される。
【０００４】
通常、タブ１０２とリード端子１０４との接合およびタブ１０３とリード端子１０５との接合には、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接が用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。
超音波溶接は、被接合物に垂直方向の圧力を加えながら、接合面に平行な超音波振動を印加して接合する方法である。
レーザ溶接は、被接合物にレーザ光を照射して溶融させ接合する方法である。
【０００５】
抵抗溶接は、図８に示すように、複数枚のタブ１０２（またはタブ１０３）とリード端子１０４（またはリード端子１０５）とを上下から一対の電極１０８ａ，１０８ｂで挟み込み押圧しながら、電極１０８ａ，１０８ｂ間に電流を流して、発生するジュール熱でタブ１０２（またはタブ１０３）とリード端子１０４（またはリード端子１０５）とを溶融させて接合を行う方法である。
【０００６】
超音波溶接には、溶接時の超音波振動によって電池から微小な金属粉が脱落するという問題点があった。また、電極の枚数増加によりタブの枚数が増加すると、必要な溶接エネルギーが増加するので、超音波の出力を上げる必要があり、タブが破れたり切れたりする可能性があった。
レーザ溶接では、ＡｌやＣｕからなる被接合物の反射率が高いため、高エネルギーのレーザ光が必要になるという問題点があった。また、スパッタと呼ばれる金属粉が発生するという問題点があった。
【０００７】
一方、抵抗溶接では、超音波溶接およびレーザ溶接で問題となる金属粉の発生やタブの破損を抑制することができる。しかしながら、ＡｌやＣｕからなる被接合物の電気抵抗が低く、発熱し難いため、複数枚のタブを接合するためには電極に大電流を流す必要があり、高温となる電極の消耗が激しいという問題点があった。特に、一般的に用いられているＣｕ合金の電極を利用してＡｌ箔からなるタブを接合しようとすると、電極の主成分であるＣｕとタブの主成分であるＡｌとが合金化反応しＣｕ−Ａｌ合金が生成されることで電極先端が著しく消耗するため、頻繁に電極の研磨をしなければならない。
このような電極の消耗を改善するため、電極と被接合物との間にＣｕからなる帯状導電材を介在させる方法が採られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６６１７０号公報
【特許文献２】特開２００９−３２６７０号公報
【特許文献３】特許第２８６７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３に記載された技術では、Ｃｕからなる帯状導電材とこの帯状導電材を搬送する搬送機構とが必要になるため、電極周りが複雑になるという問題点があり、コストがかかるという問題点があった。また、帯状導電材とその搬送機構とを電極の周りに配置するため、電極そのものの配置スペースが制限されたり、電極のメンテナンスがし難くなったりするという問題点があった。
【００１０】
また、抵抗溶接では、通電電流や電極間電圧を溶接電源にフィードバックし、設定した電流や電力、電圧が被接合物に一定時間印加されるように電極への通電量を制御しているが、このような一定時間の通電制御方式では、複数枚の板の積層体を溶接する場合に溶接状態が安定せず、良質なナゲット（接合部分）を得ることができないという問題点があった。
【００１１】
ＡｌやＣｕ等からなる複数枚の板の積層体を溶接する場合、板の表面の酸化膜が絶縁体として働くため、溶接時には電極間に高電圧をかけてこの酸化膜を破壊する必要がある。しかしながら、酸化膜の破壊現象にばらつきがあるので、電極への通電時間を一定にする従来の制御方式では、このばらつきに対応することができず、適切な溶接を実現することができない。
なお、以上の問題点は、積層型リチウムイオン電池に限らず、複数枚のＡｌ箔やＣｕ箔を接合する場合には、同様に発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で電極の消耗を抑えることができ、かつ複数枚の板の積層体を溶接する場合でも、適切な溶接を実現することができる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】
【００１３】
本発明の溶接装置は、被接合物と当接する第１の電極と、前記被接合物を間に挟んで前記第１の電極と対向する第２の電極と、前記第１、第２の電極のうち少なくとも一方を加圧し、前記被接合物を前記第１、第２の電極によって挟持させる加圧機構と、前記第１、第２の電極間に電流を供給する溶接電源と、溶接中の前記被接合物に係る１乃至複数の物理量を検出する検出手段と、外部からの指示に応じて前記溶接電源から前記第１、第２の電極へ電流を供給させて溶接を開始させ、溶接中に検出される１つの前記物理量が所定の終了条件値に達した時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させる制御手段とを備え、前記被接合物は、金属からなる複数枚の板の積層体と、この積層体の上に配置される金属からなる板状部材で、前記積層体に対して凸状のプロジェクションが形成された集電体と、前記積層体の下に配置される金属からなる板状のバックプレートとから構成され、前記物理量は、前記第１、第２の電極を流れる溶接電流、前記第１、第２の電極間に印加される溶接電圧、前記第１、第２の電極に供給される溶接電力、前記第１、第２の電極間の抵抗、前記被接合物に印加される荷重、前記被接合物の厚さ方向の変位量であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の溶接装置の１構成例において、前記プロジェクションの高さは、前記被接合物が加圧され前記プロジェクションが変形したときに、前記プロジェクション以外の部分で前記集電体と前記積層体とが接しない高さに設定され、前記バックプレートの厚さは、溶接の際に前記積層体と接する部分が溶けて下側の前記第２の電極と接する部分が溶けない厚さに設定される。
また、本発明の溶接装置の１構成例は、さらに、前記バックプレートの下面を真空吸着して前記被接合物が下側の前記第２の電極上に載るようにして固定する吸着機構を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の溶接装置の１構成例において、前記制御手段は、溶接中に検出される物理量である電極間抵抗が終了条件値として予め設定されている電極間抵抗値に達した時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させる第１の制御方式の溶接をｎ回行った後に（ｎは１以上の整数）、さらに前記第１の制御方式と異なる第２の制御方式の溶接をｍ回行う（ｍは１以上の整数）ことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の溶接装置の１構成例において、前記第２の制御方式の溶接は、溶接中に検出される電極間抵抗以外の１つの物理量が所定の終了条件値に達した時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させる溶接である。
また、本発明の溶接装置の１構成例において、前記第２の制御方式の溶接は、前記第１、第２の電極に所定の溶接電流を一定時間供給する定電流制御方式の溶接、前記第１、第２の電極間に所定の溶接電圧を一定時間供給する定電圧制御方式の溶接、前記第１、第２の電極に所定の溶接電力を一定時間供給する定電力制御方式の溶接のいずれかである。
また、本発明の溶接装置の１構成例は、さらに、１回当たりの溶接時間が所定の経過時間を超えた時点で前記第１の制御方式の溶接中に検出される電極間抵抗が終了条件値として予め設定されている電極間抵抗値に達しない場合に、前記第１、第２の電極への通電を停止させて、警報を発する警報通知手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の溶接装置の１構成例において、前記制御手段は、前記終了条件値と比較する前記物理量の値として、物理量の微分値または積分値を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、積層体に対して凸状のプロジェクションが形成された集電体を積層体の上に配置し、バックプレートを積層体の下に配置することにより、溶融部が第１、第２の電極に到達しないようにすることができるので、被接合物から第１、第２の電極への金属の転写を軽減することができ、第１、第２の電極の消耗を抑えることができる。本発明では、電極周りの構成が簡単になるため、第１、第２の電極の配置スペースが制限されることがない。また、第１、第２の電極の交換が容易となり、メンテナンスが容易となる。また、本発明では、被接合物の溶接を行う際に、溶接中に検出される物理量をリアルタイムで監視して、物理量が所定の終了条件値に達した時点で第１、第２の電極への通電を終了させるので、通電時間を一定にする従来の制御方式と比較して、被接合物表面の酸化膜のばらつきの影響を軽減することができ、複数枚の板の積層体を溶接する場合でも、適切な溶接を実現することができる。また、本発明では、従来の抵抗溶接と同様に、金属粉の発生や被接合物の破損を回避することができる。
【００１７】
また、本発明では、吸着機構を設けることにより、集電体と積層体とバックプレートとからなる積層構造の被接合物を第２の電極上に容易に固定することができる。
【００１８】
また、本発明では、溶接中に検出される電極間抵抗が終了条件値として予め設定されている電極間抵抗値に達した時点で第１、第２の電極への通電を停止させる第１の制御方式の溶接をｎ回行うことで、電極の汚れや被接合物表面の酸化膜の影響を軽減することができ、適切な溶接を実現することができる。
【００１９】
また、本発明では、１回当たりの溶接時間が所定の経過時間を超えた時点で第１の制御方式の溶接中に検出される電極間抵抗が終了条件値として予め設定されている電極間抵抗値に達しない場合に警報を発することにより、被接合物の不具合をユーザに知らせることができる。
【００２０】
また、本発明では、終了条件値と比較する物理量の値として、物理量の微分値または積分値を用いることにより、物理量に重畳しているノイズの影響を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶接装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る溶接ヘッドの拡大断面図である。
【図３】溶接中の溶接電流、溶接電圧、溶接電力の変化の１例を示す図である。
【図４】溶接中の電極間抵抗の変化の１例を示す図である。
【図５】溶接中の荷重、変位量の変化の１例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る溶接装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】積層型リチウムイオン電池の積層後の状態および電極のタブとリード端子とを接続した状態を示す斜視図である。
【図８】抵抗溶接における接合部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る溶接装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の溶接装置は、スタートスイッチ２と、整流回路３と、コンデンサ４と、インバータ５と、溶接トランス６と、ダイオード７と、溶接ヘッド８と、ホール素子９と、電流検出部１０と、電圧検出部１１と、電力検出部１２と、抵抗検出部１３と、荷重検出部１４と、変位検出部１５と、制御部１６と、操作部１７と、記憶部１８と、表示部１９とを有する。
【００２３】
スタートスイッチ２と整流回路３とコンデンサ４とインバータ５と溶接トランス６とダイオード７とは、溶接ヘッド８に電流を供給する溶接電源を構成している。また、ホール素子９と電流検出部１０と電圧検出部１１と電力検出部１２と抵抗検出部１３と荷重検出部１４と変位検出部１５とは、溶接中の被接合物に係る物理量を検出する検出手段を構成している。また、制御部１６と表示部１９とは、警報通知手段を構成している。
【００２４】
図２は溶接ヘッド８の拡大断面図である。溶接ヘッド８は電極８０ａ，８０ｂを備えている。電極８０ａ，８０ｂは、Ｃｕ合金からなる電極本体８１ａ，８１ｂと、同じくＣｕ合金からなる先端部８２ａ，８２ｂとから構成される。先端部８２ａ，８２ｂは容易に交換することができるようになっている。さらに、溶接ヘッド８は、先端部８２ａ，８２ｂに取り付けられた熱電対８３ａ，８３ｂと、電極８０ａ，８０ｂを上下させて被接合物８６を挟み込み加圧する加圧機構８４ａ，８４ｂと、後述するバックプレートを真空吸着する吸着機構８５とを備えている。図２の８８は吸着機構８５の吸着ノズルである。
【００２５】
加圧機構８４ａ，８４ｂには、図示しないロードセルが設けられており、被接合物８６に加わる荷重の大きさを電気信号に変換できるようになっている。また、加圧機構８４ａ，８４ｂには、図示しない変位センサが設けられており、被接合物８６の厚さ方向の変位量を電気信号に変換できるようになっている。なお、熱電対８３ａ，８３ｂからの電圧に基づいて先端部８２ａ，８２ｂの温度を検出することができるが、本実施の形態においては熱電対８３ａ，８３ｂは必須の構成要件ではない。
【００２６】
次に、本実施の形態の被接合物８６について説明する。被接合物８６は、Ａｌ若しくはＡｌ合金からなる複数枚の板の積層体８６ａと、積層体８６ａの上に配置されるＡｌ若しくはＡｌ合金からなる板状部材で、積層体８６ａに対して凸状の突起であるプロジェクション８７が形成された集電体８６ｂと、積層体８６ａの下に配置されるＡｌ若しくはＡｌ合金からなる板状部材であるバックプレート（以下、ＢＰ）８６ｃとから構成される。積層体８６ａを構成する複数枚の板（Ａｌ箔）の１枚あたりの厚さは例えば１０μｍ〜１５０μｍ程度である。
【００２７】
プロジェクション８７の高さｈは、被接合物８６を電極８０ａ，８０ｂによって上下から挟み込んで所定の荷重を加えることによりプロジェクション８７が変形して低くなったときに、プロジェクション以外の部分で集電体８６ｂと積層体８６ａとが接しない高さ（集電体８６ｂが１ｍｍ厚の場合でプロジェクション８７の高さは１ｍｍ程度）に設定されている。プロジェクション８７の水平方向の寸法は、プロジェクション８７が変形して低くなったときのプロジェクション８７と積層体８６ａとの接触面積が電極８０ａの先端部８２ａと集電体８６ｂとの接触面積よりも小さくなるように設定されている。また、ＢＰ８６ｃの厚さは、溶接の際に積層体８６ａと接する部分が溶けて電極８０ｂの先端部８２ｂと接する部分が溶けない厚さに設定すればよく、集電体８６ｂの厚さの１／２以上が適当である。
【００２８】
以下、溶接装置の動作を説明する。最初に、溶接ヘッド８の加圧機構８４ａ，８４ｂは、図２に示すように電極８０ａ，８０ｂによって被接合物８６を上下方向（積層体８６ａの積層方向に沿った方向）から挟み込み加圧する。このとき、被接合物８６を電極８０ｂ上に載置するため、ＢＰ８６ｃの下面を吸着機構８５によって真空吸着しＢＰ８６ｃが電極８０ｂの先端部８２ｂ上に載るようにして固定する。上記のとおり、このＢＰ８６ｃの上には積層体８６ａが載置され、積層体８６ａの上には集電体８６ｂが載置される。そして、この集電体８６ｂの上に電極８０ａを下ろして押圧する。なお、図２の例では、加圧機構８４ａ，８４ｂがそれぞれ電極８０ａ，８０ｂに圧力を加えるようになっているが、電極８０ａ，８０ｂのうちどちらか一方のみに圧力を加えるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
例えばユーザが操作部１７を操作して溶接開始を指示すると、操作部１７からスタート信号が出力され、スタートスイッチ２がオンになる。スタートスイッチ２がオンになると、整流回路３は、交流２００Ｖの商用３相交流電源１の交流出力を全波整流し、整流回路３の出力端間に並列接続されたコンデンサ４を充電する。この整流回路３は、６個のダイオード３０を用いた３相全波混合ブリッジで構成される。
【００３０】
インバータ５は、コンデンサ４の充電電圧を交流電圧に変換して、溶接トランス６の１次側に供給する。インバータ５は、４個のＮＰＮトランジスタ５０からなるブリッジで構成される。溶接トランス６の２次側出力は、整流器（ダイオード）７で全波整流されて電極８０ａ，８０ｂに導かれる。これにより、電極８０ａ，８０ｂ間に大電流を流し、発生するジュール熱で被接合物８６の接合面（金属同士の接合面）を溶融させて接合する。本実施の形態では、加圧機構８４ａ，８４ｂによる加圧によって集電体８６ｂのプロジェクション８７が変形して低くなり、このプロジェクション８７の先端部と、プロジェクション８７の真下の位置の積層体８６ａと、プロジェクション８７の真下の位置のＢＰ８６ｃとが溶融して、集電体８６ｂと積層体８６ａとＢＰ８６ｃとが接合される。
【００３１】
電流検出部１０は、溶接トランス６の２次側に設けられたホール素子９の出力から、溶接トランス６の２次側を流れる電流Ｉ（つまり、電極８０ａ，８０ｂを流れる溶接電流）を検出する。電圧検出部１１は、電極８０ａ，８０ｂ間に印加される溶接電圧Ｖを検出する。電力検出部１２は、電流検出部１０が検出した溶接電流Ｉの値と電圧検出部１１が検出した溶接電圧Ｖの値とを積算することにより、電極８０ａ，８０ｂに供給される溶接電力Ｗを検出する。抵抗検出部１３は、電圧検出部１１が検出した溶接電圧Ｖの値と電流検出部１０が検出した溶接電流Ｉの値とから電極８０ａ，８０ｂ間の抵抗Ｒを算出する。荷重検出部１４は、加圧機構８４ａ，８４ｂに設けられたロードセルの出力に基づいて、被接合物８６に印加される荷重Ｇを検出する。変位検出部１５は、加圧機構８４ａ，８４ｂに設けられた変位センサの出力に基づいて、被接合物８６の厚さ方向の変位量Ｄを検出する。
【００３２】
図３は溶接中の溶接電流Ｉ、溶接電圧Ｖ、溶接電力Ｗの変化の１例を示す図、図４は溶接中の電極間抵抗Ｒの変化の１例を示す図、図５は溶接中の荷重Ｇ、変位量Ｄの変化の１例を示す図である。図３〜図５の横軸は時間である。なお、図３の例では、溶接電流Ｉおよび溶接電圧Ｖが正のパルスについてのみ記載しているが、溶接トランス６の１次側に交流電圧を印加しているので、溶接電流Ｉおよび溶接電圧Ｖが負のパルスの場合もある。
【００３３】
制御部１６は、インバータ５を動作させて交流電圧を発生させることにより、電極８０ａ，８０ｂに図３に示したようなパルス電流を印加し、溶接中に検出される物理量をリアルタイムで監視し、物理量が所定の終了条件値に達した時点でインバータ５の動作を停止させて、電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了させ、この通電終了時から所定の冷却時間（例えば数ｍｓｅｃ）が経過した後に、次のパルス電流の印加を行う。
【００３４】
記憶部１８には、溶接の通電パルス毎の終了条件値として、溶接中に検出される物理量の望ましい値が予め設定されている。これらの物理量としては、溶接電流値Ｉ0、溶接電圧値Ｖ0、電極間抵抗値Ｒ0、荷重値Ｇ0、変位量Ｄ0がある。溶接装置のユーザは、予め対象となる被接合物８６を用いて終了条件値設定のための溶接試験を行い、適切な溶接が得られたときの物理量の値を記憶部１８に設定しておけばよい。
【００３５】
制御部１６は、溶接電流Ｉのフィードバックに基づく電流制御を行う場合、図３に示したような通電パルス毎に電流検出部１０で検出される溶接電流Ｉをリアルタイムで監視して、溶接電流Ｉの絶対値が記憶部１８に予め設定された溶接電流値Ｉ0に達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了させる。また、制御部１６は、溶接電圧Ｖのフィードバックに基づく電圧制御を行う場合、通電パルス毎に電圧検出部１１で検出される溶接電圧Ｖを監視して、溶接電圧Ｖの絶対値が記憶部１８に予め設定された溶接電圧値Ｖ0に達した時点で通電を終了させる。制御部１６は、溶接電力Ｗのフィードバックに基づく電力制御を行う場合、通電パルス毎に電力検出部１２で検出される溶接電力Ｗを監視して、溶接電力Ｗが記憶部１８に予め設定された溶接電力値Ｗ0に達した時点で通電を終了させる。
【００３６】
また、制御部１６は、電極間抵抗Ｒのフィードバックに基づく抵抗制御を行う場合、通電パルス毎に抵抗検出部１３で検出される電極間抵抗Ｒを監視して、電極間抵抗Ｒが記憶部１８に予め設定された電極間抵抗値Ｒ0に達した時点で通電を終了させる。制御部１６は、荷重Ｇのフィードバックに基づく荷重制御を行う場合、通電パルス毎に荷重検出部１４で検出される荷重Ｇを監視して、荷重Ｇが記憶部１８に予め設定された荷重値Ｇ0に達した時点で通電を終了させる。制御部１６は、変位量Ｄのフィードバックに基づく変位制御を行う場合、通電パルス毎に変位検出部１５で検出される変位量Ｄを監視して、変位量Ｄが記憶部１８に予め設定された変位量Ｄ0に達した時点で通電を終了させる。
【００３７】
制御部１６は、以上のような物理量の制御（電流制御、電圧制御、電力制御、抵抗制御、荷重制御、変位制御）のうちどの制御方式を採用するかを、操作部１７を操作したユーザの選択に従って決定する。
また、制御部１６は、溶接中に検出した物理量の波形を表示部１９に表示させる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、積層体８６ａと積層体８６ａの上に配置される集電体８６ｂと積層体８６ａの下に配置されるＢＰ８６ｃとを被接合物８６としているため、被接合物８６から電極８０ａ，８０ｂの先端部８２ａ，８２ｂへのＡｌの転写を軽減することができ、先端部８２ａ，８２ｂの消耗を抑えることができる。集電体８６ｂにプロジェクション８７を設け、プロジェクション８７の高さを通常のプロジェクション溶接で用いられるプロジェクションよりも高くすることによりプロジェクション以外の部分での溶接電流の分流を無くすことができ、またＢＰ８６ｃの厚さを集電体８６ｂの厚さの１／２以上とすることにより溶融部と先端部８２ａ，８２ｂとの距離が取れることから、積層体８６ａの積層方向に沿った温度勾配ができ、溶融部が先端部８２ａ，８２ｂに到達しないようにすることができる。
【００３９】
つまり、集電体８６ｂ側では、積層体８６ａと接しているプロジェクション８７の先端部に溶接電流（熱）が集中する。電極８０ａの先端部８２ａと集電体８６ｂとの接触面積はプロジェクション８７の先端部と積層体８６ａとの接触面積よりも大きいので、電極８０ａの先端部８２ａと集電体８６ｂとの接触部分では溶接電流の集中は発生しない。したがって、集電体８６ｂのうち溶融するのは、積層体８６ａと接しているプロジェクション８７の先端部であり、電極８０ａの先端部８２ａと接している集電体８６ｂの部分は溶融し難い。このように、集電体８６ｂの溶融部が電極８０ａの先端部８２ａに到達しないようにすることができるので、集電体８６ｂから先端部８２ａへのＡｌの転写を軽減することができる。
【００４０】
一方、積層体８６ａをプロジェクション８７で押圧することにより、積層体８６ａを構成する複数枚の板（Ａｌ箔）の酸化膜抵抗値を下げることができるので、上記のようにプロジェクション８７の先端部に溶接電流が集中すると、プロジェクション８７の真下の位置のＢＰ８６ｃに向かって多くの電流が流れるようになる。したがって、複数枚の板（Ａｌ箔）からなる積層体８６ａのうち溶融するのは、プロジェクション８７の真下に位置する部分であり、この積層体８６ａと接しているＢＰ８６ｃの溶融部も、プロジェクション８７の真下の部分である。ＢＰ８６ｃの厚さが集電体８６ｂの厚さの１／２以上あり、また電極８０ｂの先端部８２ｂとＢＰ８６ｃとの接触面積がプロジェクション８７の先端部と積層体８６ａとの接触面積よりも大きいので、電極８０ｂの先端部８２ｂと接しているＢＰ８６ｃの部分は溶融し難い。このように、ＢＰ８６ｃの溶融部が電極８０ｂの先端部８２ｂに到達しないようにすることができるので、ＢＰ８６ｃから先端部８２ｂへのＡｌの転写を軽減することができる。
【００４１】
本実施の形態では、電極周りに吸着機構８５を追加するだけでよく、特許文献３に記載された技術のように帯状導電材とその搬送機構を設ける必要がない。したがって、電極周りの構成を簡単にすることができる。本実施の形態では、電極周りの構成が簡単になるため、電極８０ａ，８０ｂの配置スペースが制限されることがない。また、電極本体８１ａ，８１ｂへの先端部８２ａ，８２ｂの装着・交換が容易となり、電極８０ａ，８０ｂのメンテナンスが容易となる。なお、本実施の形態では、電極周りに吸着機構８５の吸着ノズル８８を設けているが、電極８０ｂ（電極本体８１ｂ、先端部８２ｂ）に吸着ノズルを設けるようにしてもよい。
【００４２】
さらに、従来の抵抗溶接では、溶接電流を集中して流すために電極の先端部を先細りの形状にしていたが、本実施の形態では、プロジェクション８７によって溶接電流の集中を実現できるため、先端部８２ａ，８２ｂは一定の太さの円柱状であればよく、先端部８２ａ，８２ｂの作製およびメンテナンスを容易にすることができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、被接合物８６の抵抗溶接を行う際に、溶接中に検出される物理量をリアルタイムで監視して、物理量が所定の終了条件値に達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了させるので、通電時間を一定にする従来の制御方式と比較して、被接合物表面の酸化膜のばらつきの影響を軽減することができ、適切な溶接を実現することができる。また、本実施の形態では、従来の抵抗溶接と同様に、金属粉の発生や被接合物８６の破損を回避することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、溶接中に検出される物理量（溶接電流Ｉ、溶接電圧Ｖ、溶接電力Ｗ、電極間抵抗Ｒ、荷重Ｇ、変位量Ｄ）の瞬時値を所定の終了条件値（溶接電流値Ｉ0、溶接電圧値Ｖ0、溶接電力値Ｗ0、電極間抵抗値Ｒ0、荷重値Ｇ0、変位量Ｄ0）と比較しているが、これに限るものではなく、物理量の微分値または積分値を終了条件値と比較して、物理量の微分値または積分値が終了条件値に達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了させるようにしてもよい。溶接中に検出される物理量には、ノイズが重畳しているので、物理量の微分値または積分値を用いることで、ノイズの影響を回避することができる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、より具体的な制御の例を説明するものである。本実施の形態においても、溶接装置および被接合物の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１〜図５の符号を用いて説明する。図６は本実施の形態の溶接装置の動作を示すフローチャートである。なお、以下では、電極８０ａ，８０ｂに図３に示したような１個のパルス電流を印加することを１回と数える。
【００４６】
まず、制御部１６は、ユーザから溶接開始を指示されると、記憶部１８に予め設定された電極間抵抗値Ｒ0を終了条件値とする抵抗制御方式で溶接を行う（図６ステップＳ１）。抵抗制御方式の溶接方法は、第１の実施の形態で説明したとおりである。このとき、制御部１６は、抵抗制御方式の溶接をｎ回行う（ｎは１以上の整数）。抵抗制御方式の溶接を複数回行う場合、１回毎に終了条件値が変わるように予め設定しておく。例えば抵抗制御方式の溶接を２回行う場合、１回目の終了条件値である電極間抵抗値Ｒ0と２回目の終了条件値である電極間抵抗値Ｒ1とは、Ｒ0＞Ｒ1の関係にある。１回毎に終了条件値が低くなる理由は、溶接を重ねる度に電極間抵抗値Ｒが低くなるからである。このように、抵抗制御方式の溶接を複数回行う場合、１回毎に終了条件値を設定しておく必要がある。また、抵抗制御方式の溶接を複数回行う場合、１回の溶接終了時（通電終了時）から所定の冷却時間が経過した後に、次の溶接を行うようにする。
【００４７】
次に、制御部１６は、抵抗制御方式のｎ回の溶接が終了し（図６ステップＳ２においてＹＥＳ）、この溶接終了時（通電終了時）から所定の冷却時間が経過した後に、他の制御方式で溶接を行う（図６ステップＳ３）。抵抗制御方式以外の制御方式としては、第１の実施の形態で説明したとおり、溶接電流値Ｉ0を終了条件値とする電流制御方式、溶接電圧値Ｖ0を終了条件値とする電圧制御方式、溶接電力値Ｗ0を終了条件値とする電力制御方式、荷重値Ｇ0を終了条件値とする荷重制御方式、変位量Ｄ0を終了条件値とする変位制御方式がある。制御部１６は、これらの制御方式の溶接をｍ回行う（ｍは１以上の整数）。
【００４８】
これらの制御方式の溶接を複数回行う場合、１回毎に終了条件値が変わるようにしてもよいし、複数回の溶接の終了条件値として共通の値を用いてもよい。また、１回毎あるいは複数回毎に制御方式を変えてもよい。また、抵抗制御方式の場合と同様に、溶接を複数回行う場合、１回の溶接終了時（通電終了時）から所定の冷却時間が経過した後に、次の溶接を行うようにする。ｍ回の溶接が終了した時点で（図６ステップＳ４においてＹＥＳ）、溶接装置の処理が終了する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、抵抗制御方式の溶接をｎ回行った後に、他の制御方式の溶接をｍ回行う。初回の溶接では、電極８０ａ，８０ｂの汚れや被接合物表面の酸化膜のために電極８０ａ，８０ｂ間の通電路が不安定である。そこで、塵の発生を抑えるために、抵抗制御方式の溶接をｎ回行って、電極８０ａ，８０ｂの汚れや被接合物表面の酸化膜を除去し、電極間抵抗値Ｒが低下して通電路が安定したところで、他の制御方式の溶接をｍ回行う。これにより、本実施の形態では、電極８０ａ，８０ｂの汚れや被接合物表面の酸化膜の影響を軽減することができ、適切な溶接を実現することができる。
【００５０】
本実施の形態では、溶接前の積層体８６ａの積層方向の抵抗値が例えば数十ｍΩ〜数百ｍΩあるが、第１の実施の形態で説明したとおりプロジェクション８７で押圧することにより、この抵抗値を数ｍΩ〜数十ｍΩに低減することができ、さらに本実施の形態のように抵抗制御方式の溶接をｎ回行うことで、抵抗値を０．数ｍΩ程度に低減することができる。
【００５１】
なお、抵抗制御方式の溶接を実施したときに、抵抗検出部１３で検出される電極間抵抗Ｒが記憶部１８に予め設定された終了条件値に達しない場合には、被接合物８６の不具合が予想される。そこで、制御部１６は、１回当たりの溶接時間が所定の経過時間を超えた時点で電極間抵抗Ｒが終了条件値に達しない場合、電極８０ａ，８０ｂへの通電を中止し、例えば表示部１９に警報メッセージを表示させることで、警報を発するようにしてもよい。
【００５２】
また、図６のステップＳ３で行う溶接の制御方式として、従来の制御方式を採用してもよい。ここでの制御方式としては、所定の溶接電流Ｉを一定時間供給する定電流制御方式、所定の溶接電圧Ｖを一定時間供給する定電圧制御方式、所定の溶接電力Ｗを一定時間供給する定電力制御方式などがある。
【００５３】
第１、第２の実施の形態の制御部１６、操作部１７、記憶部１８および表示部１９の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、抵抗溶接装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…３相交流電源、２…スタートスイッチ、３…整流回路、４…コンデンサ、５…インバータ、６…溶接トランス、７…ダイオード、８…溶接ヘッド、９…ホール素子、１０…電流検出部、１１…電圧検出部、１２…電力検出部、１３…抵抗検出部、１４…荷重検出部、１５…変位検出部、１６…制御部、１７…操作部、１８…記憶部、１９…表示部、８０ａ，８０ｂ…電極、８１ａ，８１ｂ…電極本体、８２ａ，８２ｂ…先端部、８３ａ，８３ｂ…熱電対、８４ａ，８４ｂ…加圧機構、８５…吸着機構、８６…被接合物、８６ａ…積層体、８６ｂ…集電体、８６ｃ…バックプレート、８７…プロジェクション、８８…吸着ノズル。
【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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