(57)【要約】【課題】純銅もしくは純銅組成に近い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、被接合物と当接する電極（８０ａ，８０ｂ）と、溶接電源（２０）と、溶接中の被接合物に関する物理量を検出する検出手段（２１）と、外部からの指示に応じて溶接電源（２０）から電極（８０ａ，８０ｂ）へ電流を供給させて溶接を開始させ、電極（８０ａ，８０ｂ）への通電量を制御する制御部（１６）とを備える。制御部（１６）は、溶接電力が所定の溶接電力値になるように電極（８０ａ，８０ｂ）への通電量を制御する定電力モードで溶接を開始し、電極間抵抗の極小値を検出したときに、電極間抵抗が所定の電極間抵抗値または極小値に基づく値になるように電極（８０ａ，８０ｂ）への通電量を制御する定抵抗モードに切り替える。【選択図】  図１
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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関する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前記物理量が所定の溶接条件値と一致するように前記第１、第２の電極への通電量を制御する制御手段とを備え、
前記検出手段は、前記物理量として、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、および前記第１、第２の電極間の抵抗を検出し、
前記制御手段は、前記溶接電力が所定の溶接電力値になるように前記第１、第２の電極への通電量を制御する定電力モードで溶接を開始し、溶接中に検出される前記電極間抵抗の極小値を検出したときに、前記電極間抵抗が所定の電極間抵抗値または前記極小値に基づく値になるように前記第１、第２の電極への通電量を制御する定抵抗モードに切り替え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、
前記制御手段は、前記電極間抵抗の極小値を検出したときに前記定抵抗モードに切り替える代わりに、前記溶接電圧が所定の溶接電圧値になるように前記第１、第２の電極への通電量を制御する定電圧モードに切り替え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、
前記検出手段は、前記物理量として、さらに制御モードの切替時刻からの経過時間、制御モードの切替時刻以後に前記第１、第２の電極に印加したエネルギーの累積値、および前記被接合物の厚さ方向の変位量のうち少なくとも１つを検出し、
前記制御手段は、前記経過時間、前記エネルギー累積値、前記変位量のうちいずれか１つが対応する終了条件値に到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か、または前記経過時間、前記エネルギー累積値、前記変位量のうち２つ以上が対応する終了条件値以上となった時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させ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】
従来より、金属からなる複数枚の板の積層体を溶接する方法として、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。抵抗溶接は、被接合物を上下から一対の電極で挟み込み押圧しながら、電極間に電流を流して、発生するジュール熱で被接合物を溶融させて接合を行う方法である。
【０００３】
超音波溶接には、溶接時の超音波振動によって被接合物から微小な金属粉が脱落するという問題点があった。レーザ溶接では、アルミニウムや銅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。
【０００４】
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を抑制することができる。ただし、抵抗溶接では、板厚０．８ｍｍ以上の銅板からなる被接合物の溶接が難しいことが知られている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６６１７０号公報
【特許文献２】特開２００９−３２６７０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】木原  博編，「溶接データ・ブック」，産報出版株式会社，ｐ．７３，昭和３９年２月１０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、積層型リチウムイオン電池などの高性能な電池の普及により、電池周辺の接続箇所で純銅もしくは純銅組成に近い板同士を接合したいという要求が高まっている。従来の超音波溶接やレーザ溶接では、上記のとおり金属粉の発生という問題があるので、抵抗溶接を利用できることが望ましい。しかしながら、抵抗溶接では、上記のとおり板厚０．８ｍｍ以上の銅板同士の溶接が難しいという問題点があった。
【０００８】
従来の抵抗溶接では、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。しかしながら、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。銅やアルミニウム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ない。また、銅材の発熱は極めて小さいので、例えば厚さが０．８ｍｍ以上の銅板同士を溶接しようとすると、良質なナゲットを得ることが更に困難になる。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、純銅もしくは純銅組成に近い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】
【００１０】
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関する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前記物理量が所定の溶接条件値と一致するように前記第１、第２の電極への通電量を制御する制御手段とを備え、前記検出手段は、前記物理量として、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、および前記第１、第２の電極間の抵抗を検出し、前記制御手段は、前記溶接電力が所定の溶接電力値になるように前記第１、第２の電極への通電量を制御する定電力モードで溶接を開始し、溶接中に検出される前記電極間抵抗の極小値を検出したときに、前記電極間抵抗が所定の電極間抵抗値または前記極小値に基づく値になるように前記第１、第２の電極への通電量を制御する定抵抗モードに切り替えることを特徴とするものである。
【００１１】
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、前記電極間抵抗の極小値を検出したときに前記定抵抗モードに切り替える代わりに、前記溶接電圧が所定の溶接電圧値になるように前記第１、第２の電極への通電量を制御する定電圧モードに切り替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、前記検出手段は、前記物理量として、さらに制御モードの切替時刻からの経過時間、制御モードの切替時刻以後に前記第１、第２の電極に印加したエネルギーの累積値、および前記被接合物の厚さ方向の変位量のうち少なくとも１つを検出し、前記制御手段は、前記経過時間、前記エネルギー累積値、前記変位量のうちいずれか１つが対応する終了条件値に到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か、または前記経過時間、前記エネルギー累積値、前記変位量のうち２つ以上が対応する終了条件値以上となった時点で前記第１、第２の電極への通電を停止させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被接合物の抵抗溶接を行う際に、溶接開始時の制御モードを定電力モードとし、電極間抵抗の極小値が検出された時点で制御モードを定抵抗モードに切り替えることにより、従来の抵抗溶接と比較して、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、溶接の再現性を向上させることができる。本発明では、従来困難であった純銅もしくは純銅組成に近い板同士の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。
【００１３】
また、本発明では、電極間抵抗の極小値を検出したときに定抵抗モードに切り替える代わりに、定電圧モードに切り替えることにより、定抵抗モードに切り替える場合と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】本発明の第１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４】溶接中の電極間抵抗および被接合物の抵抗値を除いた電極間抵抗の変化の１例を示す図である。
【図５】溶接中の電極の温度の変化の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構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［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。
【００１６】
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２０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と制御部１６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２１を構成している。また、制御部１６は制御手段を構成している。
【００１７】
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、銅（Ｃｕ）合金からなる電極本体８１ａ，８１ｂと、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）のうち少なくとも１つの元素を含む金属または合金からなる先端部８２ａ，８２ｂとから構成される。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８５を挟み込み加圧する加圧機構８４ａ，８４ｂとを備えている。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８５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８５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。
【００１８】
以下、溶接装置の動作を説明する。本実施の形態では、複数枚の銅板８５ａ，８５ｂを積層した積層体を被接合物８５として説明する。銅板１枚あたりの厚さは例えば０．８ｍｍ以上である。図３は溶接装置の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
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８５を上下方向（積層体の積層方向に沿った方向）から挟み込み加圧する。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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８５の接合面（銅板同士の接合面）を溶融させて接合する。
【００２２】
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（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８５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８５の厚さ方向の変位量Ｄを検出する。
【００２３】
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て、物理量が所定の溶接条件値と一致するように電極８０ａ，８０ｂへの通電量を制御し、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る。
【００２４】
記憶部１８には、溶接条件値として、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。溶接条件値としては、溶接電力値Ｗ0、電極間抵抗値Ｒ0、溶接電圧値Ｖ0がある。また、記憶部１８には、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。終了条件値としては、制御モードの切替時刻からの経過時間Ｔの終了値である終了時間Ｔ0、制御モードの切替時刻以後に電極８０ａ，８０ｂに印加したエネルギーの累積値Ｅの終了値であるエネルギー累積終了値Ｅ0、変位量Ｄの終了値である変位量終了値Ｄ0がある。溶接装置のユーザは、予め対象となる被接合物８５を用いて溶接条件値および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溶接条件値、終了条件値として記憶部１８に設定しておけばよい。なお、電極８０ａ，８０ｂに印加したエネルギーの累積値Ｅは、溶接電力Ｗと、制御モードの切替時刻からの経過時間とに基づいて計算することができる。溶接中は、経過時間の計測とエネルギー累積値Ｅの計算とを制御部１６が行う。
【００２５】
制御部１６は、ユーザからの指示に応じて溶接を開始するが、溶接開始時の制御モードを定電力モードとする。すなわち、制御部１６は、溶接中に電力検出部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に予め設定された所定の溶接電力値Ｗ0になるようにインバータ５のトランジスタ５０のオン／オフを制御し、電極８０ａ，８０ｂへの通電量を制御する（図３ステップＳ１）。
【００２６】
図４は溶接中の電極間抵抗Ｒおよび被接合物８５の抵抗値を除いた電極間抵抗ＲＥの変化の１例を示す図である。図４の横軸は時間である。
溶接開始時は被接合物８５の接触抵抗が高く、被接合物８５が溶融するに従い接触抵抗が急激に下がる。このように、溶接開始時には被接合物８５の接触抵抗が電極間抵抗Ｒに占める割合が高く、電極８０ａ，８０ｂの抵抗が電極間抵抗Ｒに占める割合が低いため、被接合物８５の接触抵抗の低下と共に電極間抵抗Ｒが低下し、図４の時刻ｔ0で極小値Ｒｍｉｎをとる。
【００２７】
定電力モードのため、被接合物８５の接触抵抗が低下するにつれ、電極８０ａ，８０ｂで消費する電力の割合が高くなり、電極８０ａ，８０ｂの温度（抵抗）が高くなる。特に、モリブデンやタングステンなどからなる先端部８２ａ，８２ｂは銅に比較して抵抗値が高く、先端部８２ａ，８２ｂの抵抗が電極間抵抗Ｒに占める割合は非常に大きくなる。したがって、電極８０ａ，８０ｂの抵抗は図４のＲＥで示すように増加し始め、これにより被接合物８５の接触抵抗を含む電極間抵抗Ｒも減少から増加に転じる。
【００２８】
制御部１６は、溶接中に抵抗検出部１３で検出される電極間抵抗Ｒを監視して、電極間抵抗Ｒの極小値Ｒｍｉｎを検出したときに（図３ステップＳ２においてＹＥＳ）、制御モードを定電力モードから定抵抗モードに切り替える（図３ステップＳ３）。定抵抗モードでは、制御部１６は、電極間抵抗Ｒが記憶部１８に予め設定された所定の電極間抵抗値Ｒ0になるようにインバータ５のトランジスタ５０のオン／オフを制御し、電極８０ａ，８０ｂへの通電量を制御する。
【００２９】
図４の例では、時刻ｔ1において制御モードが定電力モードから定抵抗モードに切り替えられている。なお、電極間抵抗Ｒが極小値Ｒｍｉｎとなる時刻ｔ0と制御モードが切り替わる時刻ｔ1との間に遅れがある理由は、極小値Ｒｍｉｎを検出するために、電極間抵抗Ｒが減少から増加に転じるポイントを検出する必要があるからである。
【００３０】
制御部１６は、溶接中に検出される物理量が所定の終了条件値に達した時点で（図３ステップＳ４においてＹＥＳ）、電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了させる。
具体的には、制御部１６は、制御モードの切替時刻ｔ1からの経過時間Ｔが記憶部１８に予め設定された所定の終了時間Ｔ0に到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る。
【００３１】
また、制御部１６は、制御モードの切替時刻ｔ1以後に電極８０ａ，８０ｂに印加したエネルギーの累積値Ｅが記憶部１８に予め設定された所定のエネルギー累積終了値Ｅ0に到達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了してもよい。上記のとおり、電極８０ａ，８０ｂに印加したエネルギーの累積値Ｅは、溶接電力Ｗと、切替時刻ｔ1からの経過時間とに基づいて計算することができる。
【００３２】
また、制御部１６は、変位検出部１５で検出される変位量Ｄが記憶部１８に予め設定された所定の変位量終了値Ｄ0に到達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了してもよい。変位量Ｄを監視することにより、被接合物８５がある程度潰れて変形した時点で通電を終了することができ、被接合物８５に対する熱影響を小さくすることができる。
【００３３】
なお、制御部１６は、経過時間Ｔ、エネルギー累積値Ｅ、変位量Ｄのうちいずれか１つが対応する終了条件値Ｔ0，Ｅ0，Ｄ0に到達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了してもよいし、経過時間Ｔ、エネルギー累積値Ｅ、変位量Ｄのうち２つ以上が対応する終了条件値Ｔ0，Ｅ0，Ｄ0以上となった時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了してもよい。
【００３４】
以上のように、本実施の形態では、被接合物８５の抵抗溶接を行う際に、溶接開始時の制御モードを定電力モードとし、電極間抵抗Ｒの極小値Ｒｍｉｎが検出された時点で制御モードを定抵抗モードに切り替えることにより、従来の抵抗溶接と比較して、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、溶接の再現性を向上させることができる。本実施の形態によれば、従来困難であった厚さが０．８ｍｍ以上の純銅もしくは純銅組成に近い板同士の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８５の破損を回避することができる。
【００３５】
溶接開始時には、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、定電力モードで溶接を行って、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Ｒが低下して通電路が安定したところで、定抵抗モードに切り替える。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。
【００３６】
制御モードを切り替える別の方式として、電極間抵抗Ｒが所定の終了条件値に到達した時点で制御モードを切り替える方式が考えられる。しかし、以下の要因から定電力モードの終了条件値を固定値とすることは難しい。
（ａ）被接合物８５の接触抵抗にばらつきがあり、電極間抵抗Ｒの初期値が変化する。
（ｂ）先端部８２ａ，８２ｂの酸化、窒化により、電極間抵抗Ｒの初期値が変化する。
（ｃ）メンテナンス時に先端部８２ａ，８２ｂの酸化、窒化を除去するため研磨を行うので、先端部８２ａ，８２ｂの長さが変わり、電極間抵抗Ｒの初期値が変化する。
（ｄ）電極８０ａ，８０ｂの温度と抵抗値との関係のばらつきにより、電極間抵抗Ｒが変化する。
【００３７】
以上の要因により、電極間抵抗Ｒの極小値Ｒｍｉｎは一定値とならない可能性があるので、定電力モードの終了条件値を固定値とすると、適切な溶接が得られない可能性がある。そこで、本実施の形態では、電極間抵抗Ｒが一定値に達した時点で制御モードを切り替えるのではなく、電極間抵抗Ｒの極小値Ｒｍｉｎが検出された時点で制御モードを定抵抗モードに切り替えるようにした。これにより、本実施の形態では、電極間抵抗Ｒのばらつきに影響されることなく適切なタイミングで制御モードを切り替えることができ、適切な溶接を実現することができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、制御モードを定抵抗モードに切り替えることにより、電極８０ａ，８０ｂの先端部８２ａ，８２ｂの過度の温度上昇を抑えることができ、先端部８２ａ，８２ｂの酸化や窒化、欠けを抑制することができる。
【００３９】
先端部８２ａ，８２ｂに用いるモリブデンは５００℃以上で激しく酸化を始めるため、先端部８２ａ，８２ｂに窒素を噴射して降温させるパージを行うことがあるが、８００℃以上では、先端部８２ａ，８２ｂに窒化物が形成されてしまう。本実施の形態によれば、先端部８２ａ，８２ｂの過度の温度上昇を抑えることができるので、先端部８２ａ，８２ｂの窒化を抑制することができる。また、窒素ガスよりも高価なヘリウム（Ｈｅ）などのガスをパージに使用する必要がなくなる。
【００４０】
また、先端部８２ａ，８２ｂに用いるタングステンは温度上昇で欠けやクラックを生じ易くなるが、本実施の形態によれば先端部８２ａ，８２ｂの過度の温度上昇を抑えることができるので、先端部８２ａ，８２ｂの欠けやクラックを大きく軽減することが可能である。
【００４１】
なお、本実施の形態では、定抵抗モードにおいて電極間抵抗Ｒが所定の電極間抵抗値Ｒ0になるように電極８０ａ，８０ｂへの通電量を制御しているが、これに限るものではなく、制御部１６は、定抵抗モードにおいて電極間抵抗Ｒが極小値Ｒｍｉｎのα倍（例えばα＝１．５）の値になるように電極８０ａ，８０ｂへの通電量を制御してもよい。所定数αは記憶部１８に予め設定されている。
【００４２】
また、本実施の形態では、制御モードを定電力モードから定抵抗モードに切り替えているが、定電力モードから定電圧モードに切り替えてもよい。定電圧モードの場合、制御部１６は、溶接中に電圧検出部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に予め設定された所定の溶接電圧値Ｖ0になるように電極８０ａ，８０ｂへの通電量を制御すればよい。図４の破線で示すＲ’が定電圧モードに切り替えたときの電極間抵抗Ｒを示している。
【００４３】
定電圧モードにおいても、制御部１６は、経過時間Ｔ、エネルギー累積値Ｅ、変位量Ｄのうちいずれか１つが対応する終了条件値Ｔ0，Ｅ0，Ｄ0に到達した時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了すればよく、経過時間Ｔ、エネルギー累積値Ｅ、変位量Ｄのうち２つ以上が対応する終了条件値Ｔ0，Ｅ0，Ｄ0以上となった時点で電極８０ａ，８０ｂへの通電を終了してもよい。
【００４４】
図５は溶接中の電極８０ａ，８０ｂの温度ＴＥの変化の１例を示す図である。図５の横軸は時間である。電極８０ａ，８０ｂに一定電流を供給する定電流モードの場合、電極８０ａ，８０ｂの温度ＴＥは図５の１００で示すように上昇し、温度上昇速度が早い。また、電極８０ａ，８０ｂに一定電力を供給する定電力モードの場合、電極８０ａ，８０ｂの温度ＴＥは図５の１０１で示すように一定の上昇速度で上昇する。したがって、溶接開始時の定電力モードから定電流モードに切り替えたり、あるいは溶接開始時から終了時まで定電力モードを維持したりすると、電極８０ａ，８０ｂの温度ＴＥが上がり過ぎる可能性がある。
【００４５】
一方、定電圧モードの場合、電極８０ａ，８０ｂの温度ＴＥは図５の１０２で示すように上昇し、温度上昇速度が次第に遅くなる。したがって、制御モードを定電力モードから定電圧モードに切り替えるようにすれば、定電力モードから定抵抗モードに切り替える場合と同様に、電極８０ａ，８０ｂの先端部８２ａ，８２ｂの過度の温度上昇を抑えることができる。
【００４６】
［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。図６は本発明の第２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り、図１と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の溶接装置は、溶接電源２０の構成が第１の実施の形態と一部異なる。具体的には、第１の実施の形態で設けていたダイオード７を削除し、溶接トランス６の２次側出力を直接、電極８０ａ，８０ｂに接続している。第１の実施の形態では、ダイオード７を設けることにより、正の溶接電圧Ｖが電極８０ａ，８０ｂ間に印加されるが、本実施の形態では、正と負の溶接電圧Ｖが電極８０ａ，８０ｂ間に印加されることになる。その他の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００４７】
なお、第１、第２の実施の形態では、純銅もしくは純銅組成に近い２枚の銅板の積層体を被接合物としているが、これに限るものではなく、３枚以上の銅板の積層体を被接合物としてもよいし、２枚の銅板の間に複数枚の薄い板（銅箔）を挟んだ積層体を被接合物としてもよい。また、銅板１枚あたりの厚さも０．８ｍｍ以上に限るものではない。また、純銅もしくは純銅組成に近い板の代わりに、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる複数枚の板の積層体を被接合物としてもよい。
【００４８】
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】
【００４９】
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】
【００５０】
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…被接合物。
【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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