(57)【要約】      （修正有）【課題】チリの発生を良好に防止することのできる抵抗溶接技術を提供する。【解決手段】金属板２３、２４は凹面１７に倣って塑性変形する。通電を開始すると、電流は弧面２１ａと弧面２１ｂとに分かれて流れ、溶融部２５ａ、２５ｂは複数発生する。通電が進むと溶融部２５が成長し、溶融部２５はジュール熱により局部的に高温になる。温度に比例して金属板２３、２４が膨張するため、従来のスポット溶接では溶融部を拘束する作用が働き、溶融部２５が高圧化し、想像線で示す矢印ｙのごとくチリが発生し、溶融部２５の一部が飛散する。この点、本発明では（ｄ）に示すとおりに、溝１８に金属板２３を膨出させることができる。いわゆる、膨張逃がし作用を溝１８は発揮する。【選択図】図３
2005193298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で前記電極に通電することで前記被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極は、少なくとも一方の電極の先端面が凹面であることを特徴とする抵抗溶接用電極。
【請求項２】
金属板を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で前記電極に通電することで前記被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極は、少なくとも一方の電極の先端面が凹面であり、この凹面に溶接電流を分流させる溝を備えることを特徴とする抵抗溶接用電極。
【請求項３】
金属板を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で前記電極に通電することで前記被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極は、一方の電極の先端面が凹面であり、この凹面に溶接電流を分流させる溝を備え、他方の電極の先端面が凸形状であることを特徴とする抵抗溶接用電極。
【請求項４】
前記溝は、前記凹面の底の中心を通る放射溝であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の抵抗溶接用電極。
【請求項５】
先端面が凹面である一方の電極と、先端が凸形状である他方の電極からなる一対の電極と、一方の電極を他方の電極に相対的に押圧する押圧手段と、前記電極に溶接電流を供給する給電手段と、金属板を重ね合わせた被溶接材とを準備する工程と、
前記被溶接材を一対の電極で挟み、被溶接材を塑性変形させる工程と、
電極間に所定の押圧を掛けつつ通電することで溶接を実施する工程と、からなることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項６】
先端面が凹面で且つ凹面に放射溝を備える一方の電極と、先端が凸形状である他方の電極からなる一対の電極と、一方の電極を他方の電極に相対的に押圧する押圧手段と、前記電極に溶接電流を供給する給電手段と、金属板を重ね合わせた被溶接材とを準備する工程と、
前記被溶接材を一対の電極で挟み、被溶接材を塑性変形させる工程と、
電極間に所定の押圧を掛けつつ通電することで溶接を実施する工程と、からなり、
溶接電流を前記溝により分流させながら溶接することを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項７】
金属板を重ね合わせた被溶接材と、この被溶接材を接合する溶接ナゲットと、前記被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に突起させた凸部と、からなることを特徴とする溶接構造体。
【請求項８】
金属板を重ね合わせた被溶接材と、この被溶接材を接合する溶接ナゲットと、前記被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に突起させた凸部と、この凸部からさらに突起させた突条部とからなることを特徴とする溶接構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接の改良技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接法は各種のものが実用化されてきた。その中でスポット溶接は、薄板同士を迅速に接合することができるため、自動車の車体の製造に広く採用されている。
【０００３】
スポット溶接法は、一対の電極で被溶接材を挟み、加圧しながら通電することで、金属板間に溶融部を発生し、この溶融部を凝固させることで、金属板同士を接合するという、抵抗溶接法の一種である。
【０００４】
しかし、スポット溶接では、溶接時に火花が四方へ飛ぶ、チリ（散り）と称する現象が発生する。このチリ現象は、短い時間に極小さな面積に大電流を集中させて溶融を進行させるため、膨張作用とナゲット成長とのバランスが崩れ、溶融金属の一部が飛散すると推定される。であれば、投入した電気エネルギーの一部が無駄になるとともに、溶接ナゲットの形状が安定しないという不具合が発生する。
この様なチリ対策として、電極の形状を工夫した技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３４２４７７号公報（図３）
【０００５】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図２１は従来の技術の基本原理を説明する図であり、下部電極１０１を凸形状にし、上部電極１０２を凹形状にし、一対の電極１０１、１０２間に、鋼板１０３とアルミニウム板１０４を重ねて配置し、一対の電極１０１、１０２に直流電源１０５を接続して通電する。上部電極１０２が凹形状であるため、上位のアルミニウム板１０４が局部的に上へ膨出して、隙間１０６が板１０３、１０４間に生じる。チリが発生しても、このチリを隙間１０６に封じ込めることができる（特許文献１段落番号［００１７］参照）。
【０００６】
特許文献１は、それの請求項１に示されたとおり、アルミニウムと鋼のように融点の異なる板同士を接合することを目的とした発明である。
そのため、鋼同士の接合には不適である。
【０００７】
また、隙間にチリを封じ込めるため、溶接構造体は健全に見える。しかし、チリが発生すれば溶接ナゲットの形状は不安定となり、強度が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、チリの発生を良好に防止することのできる抵抗溶接技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る抵抗溶接用電極は、金属板を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で前記電極に通電することで前記被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極は、少なくとも一方の電極の先端面が凹面であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る抵抗溶接用電極は、金属板を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で前記電極に通電することで前記被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極は、少なくとも一方の電極の先端面が凹面であり、この凹面に溶接電流を分流させる溝を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る抵抗溶接用電極は、金属板を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で前記電極に通電することで前記被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極は、一方の電極の先端面が凹面であり、この凹面に溶接電流を分流させる溝を備え、他方の電極の先端面が凸形状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る抵抗溶接用電極では、溝は、凹面の底の中心を通る放射溝であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る抵抗溶接方法は、  先端面が凹面である一方の電極と、先端が凸形状である他方の電極からなる一対の電極と、一方の電極を他方の電極に相対的に押圧する押圧手段と、前記電極に溶接電流を供給する給電手段と、金属板を重ね合わせた被溶接材とを準備する工程と、
前記被溶接材を一対の電極で挟み、被溶接材を塑性変形させる工程と、
電極間に所定の押圧を掛けつつ通電することで溶接を実施する工程と、からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る抵抗溶接方法は、先端面が凹面で且つ凹面に放射溝を備える一方の電極と、先端が凸形状である他方の電極からなる一対の電極と、一方の電極を他方の電極に相対的に押圧する押圧手段と、前記電極に溶接電流を供給する給電手段と、金属板を重ね合わせた被溶接材とを準備する工程と、
前記被溶接材を一対の電極で挟み、被溶接材を塑性変形させる工程と、
電極間に所定の押圧を掛けつつ通電することで溶接を実施する工程と、からなり、溶接電流を溝により分流させながら溶接することを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る溶接構造体は、金属板を重ね合わせた被溶接材と、この被溶接材を接合する溶接ナゲットと、前記被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に突起させた凸部と、からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る溶接構造体は、金属板を重ね合わせた被溶接材と、この被溶接材を接合する溶接ナゲットと、前記被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に突起させた凸部と、この凸部からさらに突起させた突条部と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明では、電極の先端に凹面を設けた。電極の先端を凹面にしたことにより、重ね合わせた被溶接材間に電極から見て大面積の接触面を造り出すことができる。
一方、従来のスポット溶接では被溶接材間に電極から見て点状の接触面を造り出す。点状の接触面では接触面積が小さく、この小さな接触面に電流が集中するため、チリが発生する。
本発明では、大面積の接触面で電流の過度な集中を抑えることができるため、チリは発生せず、溶接強度を高めることができる。
【００１８】
請求項２に係る発明では、電極の先端に凹面を設けると共に、凹面に溝を設けた。
従来のスポット溶接では一対の電極間に１箇所の溶融部が発生し、成長し、溶接ナゲットになるがその過程でチリが発生する。
本発明では、溶接電極を溝で分流するため、一対の電極間で、複数箇所の溶融部が発生し、成長し、成長後に一体化して、溶接ナゲットにする。そのため、チリは発生せず、溶接強度を高めることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明では、請求項２と同様に、溶接電極を溝で分流するため、一対の電極間で、複数箇所の溶融部が発生し、成長し、成長後に一体化して、溶接ナゲットにする。そのため、チリは発生せず、溶接強度を高めることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明では、溝は凹面の中心を通る放射溝とした。放射溝であれば、曲面を対称に分割することができ、溶接電流をより均等に分流させることができる。
【００２１】
請求項５に係る発明では、溶接工程の前に被溶接材を塑性加工する工程を加えた。塑性加工を施すことで、金属板同士の密着性を高めることができるため連続打点間に生じる板同士の隙間が無くなるので、特に多打点から構成される溶接構造体の溶接強度を高める上で有効になる。
加えて、先端が凹面である電極を採用して溶接を実施する。電極の先端を凹面にしたことにより、重ね合わせた被溶接材間に電極から見て大面積の接触面を造り出すことができる。大面積の接触面であれば接触面積を拡大できる。この大きな接触面で電流の過度な集中を抑えることができるため、チリは発生せず、溶接強度を高めることができる。
【００２２】
請求項６に係る発明では、溶接工程の前に被溶接材を塑性加工する工程を加えた。塑性加工を施すことで、金属板同士の密着性を高めることができるため連続打点間に生じる板同士の隙間が無くなるので、特に多打点から構成される溶接構造体の溶接強度を高める上で有効になる。
加えて、先端が凹面で且つこの凹面に溝を備える電極を採用した溶接を実施する。溶接電極を溝で分流することができるため、請求項５よりも効果的に、チリは発生せず、溶接強度を高めることができる。
【００２３】
請求項７に係る発明では、溶接構造体に溶接ナゲットに加えて、被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に凸部を形成した。この凸部は剛性を高める役割を果たし、溶接構造体における溶接部並びに同周辺の強度向上及び衝撃吸収性向上に寄与する。
【００２４】
請求項８に係る発明では、溶接構造体に溶接ナゲットに加えて、被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に凸部を形成し、この凸部にさらに突条部を形成した。凸部は剛性を高める役割を果たす。加えて突条部は補強リブの役割を果たし、溶接構造体における溶接部並びに同周辺の強度向上及び衝撃吸収性向上に寄与する。
【００２５】
したがって、請求項７及び請求項８の溶接構造体は、従来のスポット溶接構造体よりも、強い部材である。この結果、溶接構造体の薄肉化、コンパクト化、軽量化、高剛性化を容易に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、請求項１の発明は図１３（ｂ）、（ｃ）で説明し、請求項２及び請求項３は図２や図２０、請求項４は図２や図２０（ｂ）、請求項５は図１４、請求項６は図３、請求項７は図１８、請求項８は図４で説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る抵抗溶接装置の原理図であり、抵抗溶接装置１０は、ロボットのアームに取付けることのできるコ字フレーム１１と、このコ字フレーム１１に固定した一方の電極としての下部電極１２と、コ字フレーム１１に図面上下移動可能に取付けた他方の電極としての上部電極１３と、この上部電極１３を下部電極１２に向かって押し出す押圧手段１５と、一対の電極１２、１３へ給電する給電手段１６とからなる。
【００２８】
上部電極１３は、先端が凸形状の通常の電極である。これに対して、下部電極１２は先端が凹面である特殊な電極である。下部電極１２の形状を詳しく説明する。
【００２９】
図２は本発明に係る下部電極の詳細図である。
（ｂ）は断面図であり、下部電極１２は、先端面（図では上面）が球面形状の凹面１７であり、この凹面１７に溶接電流を分流させる溝１８を備えたことを特徴とする。
（ａ）は平面図であり、溝１８は凹面１７の中心１９を通る十文字溝である。この溝１８の存在により、凹面１７は４個の弧面２１・・・（・・・は複数個を示す。以下同様）に分割される。
【００３０】
溝１８は中心１９を通り、径外方へ直線的に延びるために放射溝という。中心１９を通る放射溝は、Ｉ、Ｙ、十、＊のごとく溝の本数は任意に選択できる。
溝１８は溶接電流を分流させることを主目的とするため、その断面は矩形溝、Ｕ溝、Ｖ溝の何れであっても良い。
【００３１】
図３は本発明に係る抵抗溶接方法の工程図である。
（ａ）にて、下部電極１２に２枚の金属板２３、２４を重ねて載せる。そして、上部電極１３を強く押し下げる。
（ｂ）に示すとおりに、金属板２３、２４は凹面１７に倣って塑性変形する。
【００３２】
（ｃ）において、通電を開始すると、電流は弧面２１ａと弧面２１ｂとに分かれて流れる。その結果、溶融部２５ａ、２５ｂは複数（本例では４個）発生する。
【００３３】
通電が進むと（ｄ）に示すように溶融部２５ａ、２５ｂが成長し、合体して溶融部２５になる。
溶融部２５ａ、２５ｂ、２５は金属板における抵抗に電流値の二乗を乗じて得るジュール熱が、金属の融点を超えたことにより発生する。そのため、溶融部２５は局部的に高温になる。
【００３４】
ところで、温度に比例して金属板２３、２４が膨張するため、従来のスポット溶接では溶融部を拘束する作用が働き、溶融部２５が高圧化し、想像線で示す矢印ｙのごとくチリが発生し、溶融部２５の一部が飛散すると考えられる。
【００３５】
この点、本実施例では凹凸の塑性変形により、高圧化した溶融部を封じ込め、溶融部の飛散を抑制することができる。それに加えて溝を付けた場合、（ｄ）に示すとおりに、溝１８に金属板２３を膨出させることができる。いわゆる、膨張逃がし作用を溝１８は発揮する。
この作用により、通電初期の複数の溶融部は互いに一つにまとまるように流動するので、溶融部の高圧化が緩和される。
【００３６】
（ｅ）では、溶接終了に伴って上部電極１３を上昇させる。金属板２３、２４間では、溝１８に金属板２３の一部が張り出す。この結果、溶融部２５（（ｄ）参照）は、破裂する程には高圧にならず、破裂することなく凝固し、溶接ナゲット２６になったことを示す。
【００３７】
以上の工程を整理すると次の通りになる。
図１、２及び３（ａ）に示す通り、先端面が凹面１７で且つ凹面１７に放射溝１８を備える一方の電極１２と、先端が凸形状である他方の電極１３からなる一対の電極と、一方の電極１２を他方の電極１３に相対的に押圧する押圧手段１５と、前記電極１２、１３に溶接電流を供給する給電手段１６と、金属板２３、２４を重ね合わせた被溶接材とを準備する工程と、
前記被溶接材を一対の電極１２、１３で挟み、金属板２３、２４を塑性変形させる工程（図３（ａ）、（ｂ）参照）と、
電極１２、１３間に所定の押圧を掛けつつ通電することで溶接を実施する工程（図３（ｃ）、（ｄ）参照）と、からなり、
溶接電流を前記溝により分流させながら溶接することを特徴とする。
【００３８】
図４は本発明の抵抗溶接方法で製造した溶接構造体の斜視図であり、溶接構造体３０は、金属板２３の外面に、凸部３１ができるとともに、この凸部３１から更に十文字の突条部３２が突起していることを示す。
すなわち、溶接構造体３０は、金属板２３、２４を重ね合わせた被溶接材と、この被溶接材を接合する溶接ナゲット２６（図３（ｅ）に示す。）と、被溶接材の一方の外面に且つ溶接ナゲットに対応した部位に突起させた突条部３２と、からなることを特徴とする。
【００３９】
二枚の金属板２３、２４の曲げ強度を考えた場合、曲げ中心から離れた部位にリブが存在すると、断面係数や断面二次モーメントが増加する。
本発明では、二枚の金属板２３、２４の接合面から十分に離れた位置に、十文字の突状部３２が形成できたため、溶接部の曲げ強度や引張強度、剛性を高めることができる。
【００４０】
（実験例）
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、本発明は実験例に限定されるものではない。実験に先立ち、実験に用いる電極及び試験片の形状を説明する。
図５は溶接実験のために準備した電極の形状図である。
（ａ）に示す上部電極１３は直径１６ｍｍの丸棒の下部に半径８ｍｍの半球を形成してなり、下部電極１２も直径１６ｍｍの丸棒の上部に半径８ｍｍの半球を形成したものであり、普通の一対の電極に相当する。
【００４１】
（ｂ）に示す上部電極１３は直径１６ｍｍの丸棒の下部に半径２０ｍｍの球面を形成した。下部電極１２は、直径１６ｍｍの丸棒の上部に縁の径が１０ｍｍで半径３０ｍｍの球状凹部を形成し、その底に十文字の溝を形成した。
【００４２】
（ｃ）に示す上部電極１３は直径１６ｍｍの丸棒の下部に半径２５ｍｍの球面を形成した。下部電極１２は、直径１６ｍｍの丸棒の上部に縁の径が１０ｍｍで半径３０ｍｍの球状凹部を形成し、その底に十文字の溝を形成した。
【００４３】
（ｄ）に示す上部電極１３は直径１６ｍｍの丸棒の下部に半径８ｍｍの半球を形成し、この半球に更に縁の径が１０ｍｍで半径が１５ｍｍの球面を形成した。
下部電極１２は、直径１６ｍｍの丸棒の上部に縁の径が１０ｍｍで半径３０ｍｍの球状凹部を形成し、その底に十文字の溝を形成した。
【００４４】
（ｅ）に示す上部電極１３は直径１６ｍｍの丸棒の下部に半径８ｍｍの半球を形成し、この半球に更に縁の径が１０ｍｍで半径が２０ｍｍの球面を形成した。
下部電極１２は、直径１６ｍｍの丸棒の上部に縁の径が１０ｍｍで半径２０ｍｍの球状凹部を形成し、その底に十文字の溝を形成した。
【００４５】
（ｆ）に示す上部電極１３は直径１６ｍｍの丸棒の下部に半径１５ｍｍの球面を形成した。
下部電極１２は、直径１６ｍｍの丸棒の上部に縁の径が１０ｍｍで半径２０ｍｍの球状凹部を形成し、その底に十文字の溝を形成した。
【００４６】
図６は剪断強度を測定するための試験片の斜視図であり、試験片３５は、４０ｍｍ幅の金属板２３、２４を、４０ｍｍラップさせた状態で、溶接し、溶接ナゲット２６で接合する。白抜き矢印のように引張り、溶接ナゲット２６が剪断破壊したときの力を、「剪断強度」と定義する。
一般に剪断強度は、力を断面積で割った値とされるが、溶接ナゲット２６の断面積が特定できないので、スポット溶接では、便宜上、剪断力を剪断強度と呼ぶ。
【００４７】
図７は十字強度を測定するための試験片及び試験治具の斜視図であり、試験片３７は、５０ｍｍ幅の金属板２３、２４を、クロスさせ、その交点に溶接を施し、溶接ナゲット２６で接合したものである。
試験治具４０は、５０ｍｍ幅で把持片４１を備えた下部板４２と、５０ｍｍ幅で把持片４３を備えた上部板４４と、５０ｍｍ×５０ｍｍの抑えピース４５〜４８と、止めねじ４９・・・とからなる。
【００４８】
下部板４２に金属板２３を載せ、この金属板２３に抑えピース４５、４６を載せ、これらの抑えピース４５、４６を止めねじ４９・・・で下部板４２に連結する。
次に、試験片３７の金属板２４に上部板４４を載せ、この金属板２４の下面に抑えピース４７、４８を当て、これらの抑えピース４７、４８を止めねじ４９・・・で上部板４４に連結する。
【００４９】
図８は図７の作用説明図である。
（ａ）にて、把持片４１を下へ、把持片４３を上へ引く。引張力を増加すると、溶接ナゲット２６が破断する。
（ｂ）は溶接ナゲット２６が破断したため、金属板２３と金属板２４とが上下に分かれたことを示す。
【００５０】
抑えピース４５〜４８は溶接ナゲット２６に干渉していないため、溶接ナゲット２６を破断させたときの力を正確に求めることができる。十字形試験片を対象としたので、このときの破断力を、「十字強度」と呼ぶ。力を便宜上、強度と呼称する理由は上述したとおりである。
【００５１】
以上に述べた電極を用いて、複数の剪断強度測定用試験片３５・・・及び十字強度測定用試験片３７・・・を製造する。その溶接条件、測定強度は次の通りである。
【００５２】
○比較例１、実施例１〜実施例５：
・金属板の種類：２７０Ｎ鋼
・金属板の厚さ：１．６ｍｍ
・溶接時の加圧力：４００ｋｇｆ
・溶接電流：表に示す。
【００５３】
表１は、比較例１及び実施例１〜５について、使用した電極形状（図５参照）、溶接電流、試験片から得られた剪断強度、十字強度を一覧表にしたものである。
この剪断強度、十字強度をグラフ化する。
【００５４】
【表１】
2005193298.tif 000003
【００５５】
図９は比較例１及び実施例１〜５についての剪断強度比較図であり、比較例１よりも実施例１〜５は１０〜３０％強度アップが認められた。
したがって、２７０Ｎ鋼でスポット溶接を実施した場合、本発明の電極を採用したことにより、剪断強度の大幅な増加が認められた。
【００５６】
図１０は比較例１及び実施例１〜５についての十字強度比較図であり、比較例１よりも実施例１〜５は１０〜２０％強度アップが認められた。
したがって、２７０Ｎ鋼でスポット溶接を実施した場合、本発明の電極を採用したことにより、十字強度の大幅な増加が認められた。
【００５７】
○比較例２、実施例６〜実施例１０：
・金属板の種類：６００Ｎ鋼
・金属板の厚さ：１．６ｍｍ
・溶接時の加圧力：４００ｋｇｆ
・溶接電流：表に示す。
【００５８】
表２は、比較例２及び実施例６〜１０について、使用した電極形状（図５参照）、溶接電流、試験片から得られた剪断強度、十字強度を一覧表にしたものである。
この剪断強度、十字強度をグラフ化する。
【００５９】
【表２】
2005193298.tif 000004
【００６０】
図１１は比較例２及び実施例６〜１０についての剪断強度比較図であり、比較例２よりも実施例６〜１０は２０％程度の強度アップが認められた。
したがって、６００Ｎ鋼でスポット溶接を実施した場合、本発明の電極を採用したことにより、剪断強度の大幅な増加が認められた。
【００６１】
図１２は比較例２及び実施例６〜１０についての十字強度比較図であり、実施例６〜９は比較例２よりも十字強度が小さい。実施例１０は比較例２と同等であった。
６００Ｎ鋼は溶接条件の変化に敏感であると言われており、電極形状、加圧力、溶接電流の因子を調整することにより、十字強度向上を目指す必要がある。
【００６２】
変更実施例、及びその実験について説明する。
図１３は本発明に係る電極の変更実施例図である。
（ａ）は比較実験のために準備した比較例３の下部電極１２Ｂ、上部電極１３Ｂを示し、下部電極１２Ｂと上部電極１３Ｂは同形状物であり、電極径が１６ｍｍ、先端中央が６ｍｍ径で曲率半径が４０ｍｍの緩い凸面であり、この緩い凸面の縁を曲率半径が８ｍｍのアールで丸めた電極である。すなわち、比較例３での電極１２Ｂ、１３Ｂは従来から知られている通常電極である。
【００６３】
（ｂ）は本発明に係る実施例１１の下部電極１２、上部電極１３を示す。上部電極１３は（ａ）に示す上部電極１３Ｂと同形状物である。下部電極１２は、電極径が１６ｍｍ、先端中央が６ｍｍ径で曲率半径が２０ｍｍの凹面１７である電極である。
（ｃ）は（ｂ）に示す下部電極１２の斜視図であり、先端中央に凹面１７を設けたことが分かる。
【００６４】
図１４は加圧力測定法の原理図であり、金属板２３と金属板２４との間に感圧フィルム５１を挟み、下部電極１２と上部電極１３とで加圧する。
金属板２３、２４は、１．６ｍｍ厚さの６００Ｎ鋼板である。
感圧フィルム５１は感圧紙ともいい、加えられた圧力に応じて異なる色に発色する。そのため、色によって加圧力を計測することができる。
【００６５】
図１５は測定した加圧力のグラフであり、横軸は電極中心からの距離（右をプラス、左をマイナスとした。）を示し、縦軸は加圧力を示す。
細い実線で示す比較例３、すなわち図１３（ａ）の電極１２Ｂ、１３Ｂによる加圧力分布は、頂の幅ｄ１が小さく、裾の幅ｄ２は１０ｍｍ未満であった。比較例３では中心から５ｍｍ以上離れた部位では加圧力が「０」になることが分かる。
【００６６】
太い実線で示す実施例１１、すなわち図１３（ｂ）の電極１２、１３による加圧力分布は、頂の幅Ｄ１が大きく、裾の幅Ｄ２は約２０ｍｍであった。実施例１１では中心から１０ｍｍ離れた部位まで加圧作用が有効であることが分かる。
【００６７】
図１６は接触面積の模式図であり、図１５から模式図を作成した。
（ａ）は比較例３における接触面５２Ｂを示し、接触面５２Ｂの径ｄ３は小さい。
（ｂ）は実施例１１における接触面５２を示し、接触面５２の径Ｄ３は十分に大きい。
【００６８】
図１７は溶接ナゲットの比較図であり、比較例３及び実施例１１の電極を用い、加圧力１ｋＮ、溶接電流７ｋＡの条件で、溶接を実施し、その溶接ナゲット断面を観察した。
（ａ）は比較例３における溶接ナゲット２６Ｂの断面を示し、大きさｄ４は２．８５ｍｍであった。
（ｂ）は実施例１１における溶接ナゲット２６の断面を示し、大きさＤ４は４．４３ｍｍであった。
【００６９】
溶接強度は図表裏方向に延びる溶接ナゲット２６Ｂ又は２６の断面積で評価することができる。断面積は、比較例３では２．８５２、実施例１１では４．４３２と見なす。すると、実施例１１の溶接強度／比較例３の溶接強度＝４．４３２／２．８５２＝２．４の計算により、実施例１１によれば、比較例３の２．４倍の溶接強度が得られることになる。
【００７０】
すなわち、実施例１１の抵抗溶接用電極１２、１３は、金属板２３、２４を重ね合わせて被溶接材とし、この被溶接材を一対の電極により圧接した状態で電極に通電することで被溶接材を溶接するときに使用する抵抗溶接用電極であって、この抵抗溶接用電極１２、１３は、少なくとも一方の電極の先端面が凹面１７（図１３（ｂ）、（ｃ）参照）であることを特徴とする。
【００７１】
そして、実施例１１は、以上に説明したとおりに、溶接強度を高めることができた。これは、大面積の接触面（図１６（ｂ）の符号５２参照）で電流の過度な集中を抑えることができるためと考えられる。
【００７２】
図１８は得られた溶接構造体の斜視図であり、溶接構造体３０は、金属板２３の外面に、凸部３１が突起していることを示す。
図１９は図１８の要部断面図であり、溶接構造体３０は、金属板２３、２４を重ね合わせた被溶接材と、この被溶接材を接合する溶接ナゲット２６と、被溶接材の一方の外面に突起させた凸部３１と、からなることを特徴とする。
【００７３】
二枚の金属板２３、２４の曲げ強度を考えた場合、曲げ中心から離れた部位に凸部３１が存在すると、断面係数や断面二次モーメントが増加する。
本発明では、二枚の金属板２３、２４の接合面から十分に離れた位置に、凸部３１が形成できたため、溶接部の曲げ強度や引張強度、剛性を高めることができる。
【００７４】
次にさらなる変更実施例を説明する。
図２０は本発明に係る電極のさらなる変更実施例図である。
（ａ）は実験のために準備した実施例１２の下部電極１２、上部電極１３を示し、上部１３は、電極径が１６ｍｍ、先端中央が６ｍｍ径で曲率半径が４０ｍｍの緩い凸面であり、この緩い凸面の縁を曲率半径が８ｍｍのアールで丸めた電極である。
【００７５】
下部電極１２は、電極径が１６ｍｍ、先端中央が６ｍｍ径で曲率半径が２０ｍｍの凹面１７とし、さらに複数の溝１８を設けた電極である。
（ｂ）は下部電極１２の斜視図であり、凹部の中心１９から放射状に延びた８本の溝１８を設けたことを示す。
【００７６】
以上の電極を用いてチリ発生実験を行った。なお、比較のために実施例１１（図１３（ｂ）参照）で用いた電極についても実験を行った。
○実験１及び実験２：
・金属板の種類：６００Ｎ鋼
・金属板の厚さ：１．６ｍｍ
・溶接時の加圧力：表に示す。
・溶接電流：１０．５ｋＡ
【００７７】
【表３】
2005193298.tif 000005
【００７８】
実験１では、図１３（ｂ）の電極を用い、電流１０．５ｋＡとし、加圧力を段階的に変えながら溶接実験を行ったところ、１ｋＮ及び２ｋＮでチリが発生した。加圧力不足が原因である。そこで、２．９ｋＮに加圧力を増加したところ、チリの発生が収まった。
【００７９】
実験２では、図２０（ａ）の電極を用い、電流１０．５ｋＡとし、加圧力を段階的に変えながら溶接実験を行ったところ、１ｋＮでチリが発生した。そこで、２ｋＮに加圧力を増加したところ、チリの発生が収まった。
【００８０】
実験１の下部電極は溝なし電極、実験２の下部電極は溝付き電極であるため、溝を設けたことにより、必要加圧力を２．９ｋＮから２ｋＮに下げることができといえる。
【００８１】
○実験３及び実験４：
・金属板の種類：６００Ｎ鋼
・金属板の厚さ：１．６ｍｍ
・溶接時の加圧力：３．９ｋＮ
・溶接電流：表に示す。
【００８２】
【表４】
2005193298.tif 000006
【００８３】
実験３では、図１３（ｂ）の電極を用い、加圧力３．９ｋＮとし、溶接電流を段階的に変えながら溶接実験を行ったところ、１１ｋＡ及び１１．５ｋＡではチリが発生しなかったが、１２ｋＡでチリが発生した。
【００８４】
実験４では、図２０（ａ）の電極を用い、加圧力３．９ｋＮとし、溶接電流を段階的に変えながら溶接実験を行ったところ、１２ｋＡまでチリが発生しなかった。
【００８５】
実験３の下部電極は溝なし電極、実験４の下部電極は溝付き電極であるため、溝を設けたことにより、溶接電流を１１．５ｋＡから１２ｋＡに上げることができといえる。
【００８６】
金属板の溶接において、溶接電流が低いほど電気エネルギーの節約ができると共に、溶接部における熱歪の発生を抑えることがきて、溶接後の変形を少なくすることができる。また、必要な加圧力が小さいほど溶接装置の小型、軽量化が図れる。
したがって、先端に凹部を備えた電極に溝を付加すれば、低溶接電流化と低加圧力化の双方を達成することができると言える。
【００８７】
尚、金属板は２枚重ねと基準とするが、３枚以上を重ねることは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、スポット溶接用電極、同溶接方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る抵抗溶接装置の原理図である。
【図２】本発明に係る下部電極の詳細図である。
【図３】本発明に係る抵抗溶接方法の工程図である。
【図４】本発明の抵抗溶接方法で製造した溶接構造体の斜視図である。
【図５】溶接実験のために準備した電極の形状図である。
【図６】剪断強度を測定するための試験片の斜視図である。
【図７】十字強度を測定するための試験片及び試験治具の斜視図である。
【図８】図７の作用説明図である。
【図９】比較例１及び実施例１〜５についての剪断強度比較図である。
【図１０】比較例１及び実施例１〜５についての十字強度比較図である。
【図１１】比較例２及び実施例６〜１０についての剪断強度比較図である。
【図１２】比較例２及び実施例６〜１０についての十字強度比較図である。
【図１３】本発明に係る電極の変更実施例図である。
【図１４】加圧力測定法の原理図である。
【図１５】測定した加圧力のグラフである。
【図１６】接触面積の模式図である。
【図１７】溶接ナゲットの比較図である。
【図１８】得られた溶接構造体の斜視図である。
【図１９】図１８の要部断面図である。
【図２０】本発明に係る電極のさらなる変更実施例図である。
【図２１】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…抵抗溶接装置、１２…一方の電極（下部電極）、１３…他方の電極（上部電極）、１５…押圧手段、１６…給電手段、１７…凹面、１８…溝、１９…凹面の中心、２３、２４…金属板、２６…溶接ナゲット、３０…溶接構造体、３１…凸部、３２…突条部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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