(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の金属板を重ね合わせた被溶接材を、一対の電極によって挟み、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、
本溶接の通電開始前に、上記被溶接材を初期設定加圧力に到達するまで加圧し、
ついで、上記本溶接の通電開始前の加圧開始時点から上記初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用いて、上記本溶接の通電時の加圧力を、次式（１）を満足する範囲内に設定する、
抵抗スポット溶接方法。
F0×(1+0.1×(TA-T0)/T0) ≦ FA ≦F0×(1+3.0×(TA-T0)/T0)  ・・・（１）
ここで、
FA：本溶接における通電時の加圧力
F0：本溶接における初期設定加圧力
TA：本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間
T0：被溶接材を構成する金属板間に隙間がない場合の、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間
である。
【請求項２】
前記本溶接に先立ち、テスト溶接を行うものとし、
該テスト溶接では、定電流制御により通電して適正なナゲットを形成する場合の電極間の電気特性から算出される、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を記憶させ、
また、前記本溶接の通電では、前記テスト溶接における単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を目標値に設定し、該目標値に従って通電量を制御する、請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の抵抗スポット溶接方法により、重ね合わせた複数枚の金属板を接合する、溶接部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は抵抗スポット溶接方法に関し、特に外乱の影響が大きい場合であっても、散りを発生させることなく安定して所望のナゲット径を確保することを可能ならしめようとするものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に、重ね合わせた鋼板同士の接合には、重ね抵抗溶接法の一種である抵抗スポット溶接法が用いられている。  この溶接法は、重ね合わせた２枚以上の鋼板を挟んでその上下から一対の電極で加圧しつつ、上下電極間に高電流の溶接電流を短時間通電して接合する方法であり、高電流の溶接電流を流すことで発生する抵抗発熱を利用して、点状の溶接部が得られる。この点状の溶接部はナゲットと呼ばれ、重ね合わせた鋼板に電流を流した際に鋼板の接触箇所で両鋼板が溶融し、凝固した部分である。このナゲットにより、鋼板同士が点状に接合される。【０００３】  良好な溶接部品質を得るためには、ナゲット径が適正な範囲で形成されることが重要である。ナゲット径は、溶接電流、通電時間、電極形状および加圧力等の溶接条件によって定まる。従って、適切なナゲット径を形成するためには、被溶接材の材質、板厚および重ね枚数等の被溶接材条件に応じて、上記の溶接条件を適正に設定する必要がある。【０００４】  例えば、自動車の製造に際しては、一台当たり数千点ものスポット溶接が施されており、また次々と流れてくる被処理材（ワーク）を溶接する必要がある。この時、各溶接箇所における被溶接材の材質、板厚および重ね枚数等の被溶接材の状態が同一であれば、溶接電流、通電時間および加圧力等の溶接条件も同一の条件で同一のナゲット径を得ることができる。しかしながら、連続した溶接では、電極の被溶接材接触面が次第に摩耗して接触面積が初期状態よりも次第に広くなる。このように接触面積が広くなった状態で、初期状態と同じ値の溶接電流を流すと、被溶接材中の電流密度が低下し、溶接部の温度上昇が低くなるため、ナゲット径は小さくなる。このため、数百〜数千点の溶接毎に、電極の研磨または交換を行い、電極の先端径が拡大しすぎないようにしている。【０００５】  その他、予め定めた回数の溶接を行うと溶接電流値を増加させて、電極の摩耗に伴う電流密度の低下を補償する機能（ステッパー機能）を備えた抵抗溶接装置が、従来から使用されている。このステッパー機能を使用するには、上述した溶接電流変化パターンを予め適正に設定しておく必要がある。しかしながら、このために、数多くの溶接条件および被溶接材条件に対応した溶接電流変化パターンを、試験等によって導き出すには、多くの時間とコストが必要になる。また、実際の施工においては、電極摩耗の進行状態にはバラツキがあるため、予め定めた溶接電流変化パターンが常に適正であるとはいえない。【０００６】  さらに、溶接に際して外乱が存在する場合、例えば、溶接する点の近くにすでに溶接した点（既溶接点）がある場合や、被溶接材の表面凹凸が大きく溶接する点の近くに被溶接材の接触点が存在する場合には、溶接時に既溶接点や接触点に電流が分流する。このような状態では、所定の条件で溶接しても、電極直下の溶接したい位置における電流密度は低下するため、やはり必要な径のナゲットは得られなくなる。この発熱量不足を補償し、必要な径のナゲットを得るには、予め高い溶接電流を設定することが必要となる。【０００７】  また、表面凹凸や部材の形状などにより溶接する点の周囲が強く拘束されている場合や、溶接点周囲の鋼板間に異物が挟まって���たりする場合には、鋼板間の板隙が大きくなることで鋼板同士の接触径が狭まり、散りが発生しやすくなることもある。【０００８】  上記の問題を解決するものとして、以下に述べるような技術が提案されている。  例えば、特許文献１には、高張力鋼板への通電電流を漸変的に上昇させることによりナゲット生成を行なう第１ステップと、上記第１ステップの後に電流下降させる第２ステップと、上記第２ステップ後に電流上昇させて本溶接すると共に、漸変的に通電電流を下降させる第３ステップとを備えた工程によりスポット溶接を行なうことで、通電初期のなじみ不良に起因する散りを抑制しようとする高張力鋼板のスポット溶接方法が記載されている。【０００９】  特許文献２には、通電時間の初期にスパッタの発生を抑え得る程度の電流値に所定時間維持して被溶接物の表面を軟化させ、その後に電流値を所定時間高く維持してスパッタの発生を抑えつつナゲットを成長させるスポット溶接の通電制御方法が記載されている。【００１０】  特許文献３には、推算した溶接部の温度分布と目標ナゲットを比較して溶接機の出力を制御することによって、設定したナゲット径を得ようとする抵抗溶接機の制御装置が記載されている。【００１１】  特許文献４には、溶接電流とチップ間電圧を検出し、熱伝導計算により溶接部のシミュレーションを行い、溶接中における溶接部のナゲットの形成状態を推定することによって、良好な溶接を行おうとする抵抗溶接機の溶接条件制御方法が記載されている。【００１２】  特許文献５には、被溶接物の板厚と通電時間とから、その被溶接物を良好に溶接することができる単位体積当たりの累積発熱量を計算し、計算された単位体積・単位時間当たりの発熱量を発生させる溶接電流または電圧に調整する処理を行う溶接システムを用いることにより、被溶接物の種類や電極の摩耗状態によらず良好な溶接を行おうとする抵抗溶接システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２３６６７４号公報
【特許文献２】特開２００６−４３７３１号公報
【特許文献３】特開平９−２１６０７１号公報
【特許文献４】特開平１０−９４８８３号公報
【特許文献５】特開平１１−３３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  しかしながら、特許文献１および２に記載の技術では、外乱の有無および大小によって適正となる溶接条件は変化すると考えられるため、想定以上の外乱、例えば、被溶接材となる金属板間の隙間や分流が生じた際には、散りを発生させることなく所望のナゲット径を確保することができないという問題があった。【００１５】  また、特許文献３および４に記載の技術では、熱伝導モデル（熱伝導シミュレーション）等に基づいてナゲットの温度を推定するため、複雑な計算処理が必要であり、溶接制御装置の構成が複雑になるだけでなく、溶接制御装置自体が高価になるという問題があった。【００１６】  さらに、特許文献５に記載の技術では、累積発熱量を目標値に制御することによって、電極が一定量摩耗していたとしても良好な溶接を行うことができるものと考えられる。  しかしながら、設定した被溶接材条件と実際の被溶接材条件が大きく異なる場合、例えば、被溶接材となる金属板間に大きな隙間が存在している場合などには、最終的な累積発熱量を目標値に合わることができても、発熱の形態、つまり溶接部の温度分布の時間変化が目標とする良好な溶接部が得られる熱量パターンから外れ、必要とするナゲット径が得られなかったり、散りが発生したりする。【００１７】  本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであって、外乱の影響、特に被溶接材を構成する金属板間の隙間（以下、「板隙」ともいう）が大きい場合であっても、散りの発生なしに、安定して所望のナゲット径を得ることができる抵抗スポット溶接方法を提供することを目的とする。  また、本発明は、上記の抵抗スポット溶接方法により、重ね合わせた複数枚の金属板を接合する、溶接部材の製造方法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】
【００１８】  さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、以下の知見を得た。（１）板隙が大きい場合、通電開始時点では被溶接材を構成する金属板（以下、単に「金属板」ともいう）間の接触面積が小さいため、散りが発生しやすくなる。また、板隙が大きい場合に、金属板を電極で過度に加圧すると、金属板が大きく反る。これにより、金属板と電極の接触面積が過度に増大して電極への抜熱が促され、結果的に、ナゲット径やナゲット厚さが小さくなる場合もある。（２）このような板隙の影響を緩和するには、板隙の大きさに応じて、通電時の加圧力を設定して、通電時、特には通電開始時点で、金属板間に適正な接触面積を確保することが有効である。【００１９】  そこで、発明者らは、上記の知見を基に、板隙の大きさに応じて、通電時の加圧力を設定する方法について、さらに検討を重ね、以下の知見を得た。（３）板隙の影響は、加圧を開始してから所定の設定加圧力に到達するまでの加圧力の指標となるパラメータに反映される、  例えば、金属板間に隙間がない場合と、金属板間に隙間がある場合に、それぞれ同じ条件で金属板を加圧していくと、加圧を開始してから所定の設定加圧力に到達するまでの時間やサーボモータの挙動が、それぞれ異なるものになる、（４）よって、まず、通電開始前に、上記被溶接材を所定の設定加圧力（以下、初期設定加圧力ともいう）に到達するまで加圧し、  ついで、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用い、図１に示すように、板隙の影響を考慮して、（初期設定加圧力：F0とは別途、）通電時の加圧力：FAを設定し通電を行う、特には、通電時の加圧力を、下記式（１）を満足する範囲内に設定し通電を行う、ことにより、  通電開始時点で、金属板間に適切な接触面積を確保することができ、その結果、板隙の影響によらず、散りの発生なしに、安定して所望のナゲット径を得ること可能となる。      F0×(1+0.1×(TA-T0)/T0) ≦ FA ≦F0×(1+3.0×(TA-T0)/T0)  ・・・（１）  ここで、    FA：本溶接における通電時の加圧力    F0：本溶接における初期設定加圧力    TA：本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間    T0：被溶接材を構成する金属板間に隙間がない場合の、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間  である。  本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。【００２０】  すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。１．複数枚の金属板を重ね合わせた被溶接材を、一対の電極によって挟み、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、  本溶接の通電開始前に、上記被溶接材を初期設定加圧力に到達するまで加圧し、  ついで、上記本溶接の通電開始前の加圧開始時点から上記初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用いて、上記本溶接の通電時の加圧力を設定する、抵抗スポット溶接方法。【００２１】２．前記本溶接の通電時の加圧力を、次式（１）を満足する範囲内に設定する、前記１に記載の抵抗スポット溶接方法。      F0×(1+0.1×(TA-T0)/T0) ≦ FA ≦F0×(1+3.0×(TA-T0)/T0)  ・・・（１）  ここで、    FA：本溶接における���電時の加圧力    F0：本溶接における初期設定加圧力    TA：本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間    T0：被溶接材を構成する金属板間に隙間がない場合の、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間  である。【００２２】３．前記本溶接に先立ち、テスト溶接を行うものとし、  該テスト溶接では、定電流制御により通電して適正なナゲットを形成する場合の電極間の電気特性から算出される、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を記憶させ、  また、前記本溶接の通電では、前記テスト溶接における単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を目標値に設定し、該目標値に従って通電量を制御する、前記１または２に記載の抵抗スポット溶接方法。【００２３】４．前記１〜３のいずれかに記載の抵抗スポット溶接方法により、重ね合わせた複数枚の金属板を接合する、溶接部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２４】  本発明によれば、外乱の影響、特に板隙が大きい場合であっても、散りの発生なしに、良好なナゲットを得ることができる。  また、本発明によれば、自動車の製造などの実作業において次々と流れてくる被処理材を連続的に溶接する（溶接位置や被処理材ごとに外乱の状態が変動する）場合であっても、外乱の状態の変動に有効に対応して所望のナゲット径を安定的に確保することが可能となり、その結果、作業効率や歩留まりの向上という点でも極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法の加圧力と時間、および、溶接電流と時間の関係を示す図である。
【図２】（ａ）被溶接材となる金属板間に隙間がない場合と、（ｂ）金属板間に隙間がある場合に、それぞれ同じ条件で被溶接材となる金属板を加圧していったときの、加圧力と時間、および、溶接電流と時間の関係を示す図である。
【図３】（ａ）２枚重ねの板組み、および、（ｂ）３枚重ねの板組みに対して、板隙（外乱）のない状態で溶接を行う場合の一例を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）板隙のある２枚重ねの板組み、および、（ｂ）板隙のある３枚重ねの板組みに対して、溶接を行う場合の一例を模式的に示す図である。
【図５】テスト溶接における１段通電の一例を模式的に示す図である。
【図６】テスト溶接における２段通電の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】  本発明を、以下の実施形態に基づき説明する。  本発明の一実施形態は、複数枚の金属板を重ね合わせた被溶接材を、一対の電極によって挟み、加圧しながら通電して接合する抵抗スポット溶接方法であって、  本溶接の通電開始前に、上記被溶接材を初期設定加圧力に到達するまで加圧し、  ついで、上記本溶接の通電開始前の加圧開始時点から上記初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用いて、上記本溶接の通電時の加圧力を設定する、というものである。  なお、本溶接とは、対象とする被溶接材を実際に溶接する工程を意味し、後述するテスト溶接と区別するために使用する。
【００２７】  なお、本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法で使用可能な溶接装置としては、上下一対の電極を備え、溶接中に加圧力および溶接電流をそれぞれ任意に制御可能であればよく、形式（定置式、ロボットガン等）、電極形状等はとくに限定されない。
【００２８】  以下、本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法の本溶接について、説明する。
【００２９】（１）本溶接  上述したように、板隙の影響を緩和するには、板隙の大きさに応じて、通電時の加圧力を設定して、通電時、特には通電開始時点で、金属板間に適正な接触面積を確保することが有効である。  また、板隙の影響は、加圧を開始してから所定の設定加圧力に到達するまでの加圧力の指標となるパラメータに反映される。  よって、本溶接の通電開始前に、被溶接材を初期設定加圧力に到達するまで加圧し、ついで、本溶接の通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用いて、本溶接の通電時の加圧力を設定することが重要となる。
【００３０】  例えば、図２に示すように、金属板間に隙間がない場合と、金属板間に隙間がある場合に、それぞれ同じ条件で金属板を加圧していくと、加圧を開始してから所定の設定加圧力に到達するまでの時間：TAが、それぞれ異なるものとなる。  すなわち、金属板間に隙間がない場合、電極による加圧開始後は、比較的短い時間で初期設定加圧力に到達する。一方、金属板間に板隙がある場合、加圧の初期段階では金属板を変形させて板隙を潰す（金属板間を接触させる）ことになるので、初期設定加圧力に到達達するまでの時間が長くなる。  よって、加圧開始から設定加圧力に達するまでの時間：TAなどの上記通電開始前の加圧開始時点から上記初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用い、図１に示すように、板隙の影響を考慮して、（初期設定加圧力：F0とは別途、）通電時の加圧力：FAを設定し通電を行う、特には、通電時の加圧力を、下記式（１）を満足する範囲内に設定し通電を行うことにより、通電開始時点で、金属板間に適正な接触面積を確保することができ、その結果、板隙の影響によらず、散りの発生なしに、安定して所望のナゲット径を得ること可能となる。        F0×(1+0.1×(TA-T0)/T0) ≦ FA ≦F0×(1+3.0×(TA-T0)/T0)  ・・・（１）  ここで、    FA：本溶接における通電時の加圧力    F0：本溶接における初期設定加圧力    TA：本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間    T0：被溶接材を構成する金属板間に隙間がない場合の、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間である。
【００３１】  ここで、本溶接における通電時の加圧力：FAがF0×(1+0.1×(TA-T0)/T0)未満になると、通電開始時点で、金属板間に十分な接触面積を確保することが困難となる。一方、FAがF0×(1+3.0×(TA-T0)/T0)  になると、金属板と電極の接触面積が過度に増大して電極への抜熱が促され、結果的に、ナゲット径やナゲット厚さが小さくなるおそれがある。  そのため、本溶接の通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでに得られる加圧力の指標となるパラメータを用いて、板隙の影響を加味して本溶接の通電時の加圧力を設定し通電を行うことが重要であり、特には、本溶接の通電時の加圧力を、上掲式（１）を満足する範囲内に設定し通電を行うことが好ましい。上掲式（１）について、より好ましくは、F0×(1+0.2×(TA-T0)/T0)以上、F0×(1+2.0×(TA-T0)/T0)以下である。
【００３２】  また、加圧力の指標となるパラメータとしては、・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間、・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から通電開始時点までの時間、・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのサーボモータのトルク、・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのサーボモータの回転速度、・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのひずみ、・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの電極変位量、および・本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの電極変位速度、などが挙げられ、これらのパラメータを用いて、本溶接における通電時の加圧力を、上掲式（１）を満足する範囲内に設定し、通電を行うことが好ましい。
【００３３】  例えば、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から通電開始時点までの時間は、［本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間］＋［本溶接における初期設定加圧力への到達時点から通電開始時点までの時間］で表せる。  よって、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から通電開始時点までの時間を、加圧力の指標となるパラメータとする場合には、［本溶接における通電開始前の加圧開始時点から通電開始時点までの時間］から［本溶接における初期設定加圧力への到達時点から通電開始時点までの時間］を減じるなどして、本溶接における通電時の加圧力を、上掲式（１）を満足する範囲内に設定することが可能である。  また、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのサーボモータのトルク（以下、単にトルクともいう）を、加圧力の指標となるパラメータとする場合、電極が被溶接材である金属板に接触すると、トルクが急激に増加しはじめ、その後、鋼板に十分な加圧力が付与された時点で、トルクは安定した値に達して飽和する。  よって、トルクの増加開始から飽和までの時間を、加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間とする（換言すれば、トルクの増加開始時点を加圧開始時点、トルクの増加が飽和してトルクが一定となった時点を初期設定加圧力への到達時点と判断する）ことにより、本溶接における通電時の加圧力を、上掲式（１）を満足する範囲内に設定することが可能である。  さらに、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのサーボモータの回転速度（以下、単に回転速度ともいう）を、加圧力の指標となるパラメータとする場合、電極が被溶接材である金属板に接触すると、回転速度は不安定になり、その後、徐々に減少していく。そして、初期設定加圧力に達すると電極は動かなくなるため、回転速度は０となる。  よって、回転速度が不安定になり減少を開始してから０に到達するまでの時間を、加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間とする（換言すれば、回転速度が不安定になった時点を加圧開始時点、回転速度が０になった時点を初期設定加圧力への到達時点と判断する）ことにより、本溶接における通電時の加圧力を、上掲式（１）を満足する範囲内に設定することが可能である。  また、トルクの増加開始時点を加圧開始時点、回転速度が０となった時点を初期設定加圧力への到達時点と判断するなど、複数の加圧力の指標となるパラメータを組み合わせることで、本溶接における通電時の加圧力を、上掲式（１）を満足する範囲内に設定してもよい。
【００３４】  加えて、本溶接における初期設定加圧力は、被溶接材を構成する金属板の材質や厚さなどに応じて、適宜、設定すればよい。  例えば、被溶接材として厚さ：1.6mm、材質：めっき無しまたは表面にZnを含むめっきを施した270〜2000MPa級鋼板を２枚重ねた板組を使用する場合、初期設定加圧力は1.0〜7.0kNとすることが好ましい。  また、被溶接材として厚さ：1.6mm、材質：めっき無しまたは表面にZnを含むめっきを施した270〜2000MPa級鋼板を３枚重ねた板組を使用する場合、初期設定加圧力は2.0kN〜10.0kNとすることが好ましい。
【００３５】  また、被溶接材を構成する金属板間に隙間がない、特には、外乱がない場合の、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間：T0は、例えば、金属板間に隙間のない、本溶接と同じ板厚、材質の金属板から構成される被溶接材を別途用意し、本溶接と同じ加圧条件で、当該被溶接材を加圧することにより、求めればよい。  加えて、後述するテスト溶接を行う場合には、テスト溶接時の設定加圧力を、そのまま本溶接の初期設定加圧力としてもよい。  なお、一般的な抵抗スポット溶接装置では、加圧開始時点から設定加圧力に到達するまでの間のある加圧力（以下、切り替え設定値といもいう）に到達した時点で、制御方式を切り替える設定（位置制御→トルク制御）がなされており、通常、同じ加圧力手段を使用し、かつ当該切り替え設定値を同じにすれば、同じ条件で加圧されていると言える。
【００３６】  さらに、本溶接における通電は、特に限定されず、定電流制御により行ってもよいし、後述するテスト溶接を行ったのちに、当該テスト溶接で設定した目標値に従って、通電量を制御する適応制御溶接を行ってもよい。
【００３７】  例えば、定電流制御の場合、溶接電流および通電時間は、被溶接材を構成する金属板の材質や厚さなどに応じて、適宜、設定すればよく、例えば、一般的な２枚重ね以上の板組みを使用する場合、溶接電流は3.0〜14.0kA、通電時間は100〜1000msとすることが好適である。  また、本溶接の通電を２段以上の多段ステップに分割してもよく、例えば、ナゲットを形成する通電（本通電）の前に、接触径を安定化させるための予通電を行ってもよいし、後熱処理のための後通電を行ってもよい。これらの予通電および後通電は、定電流制御により行っても、アップスロープ状やダウンスロープ状の通電パターンとしてもよい。また、各通電間に通電休止時間を設けてもよい。
【００３８】  また、適応制御溶接の場合、後述するテスト溶接により得た目標値（単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および累積発熱量）を基準として溶接を行い、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化量が基準である時間変化曲線に沿っている場合には、そのまま溶接を行って溶接を終了する。ただし、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化量が基準である時間変化曲線から外れた場合には、その外れ量を残りの通電時間内で補償すべく、本溶接での単位体積当たりの累積発熱量が目標値として設定した単位体積当たりの累積発熱量と一致するように通電量を制御する。
【００３９】  さらに、後述するテスト溶接において通電を２段以上の多段ステップに分割し、当該多段ステップに分割した溶接条件に基づき適応制御溶接の目標値を設定する場合には、本溶接の適応制御溶接も、テスト溶接において多段ステップに分割した溶接条件と同様に、多段ステップに分割して行う、ステップ毎の適応制御溶接を行うことが好ましい。
【００４０】  ここで、ステップ毎の適応制御溶接では、いずれかのステップにおいて、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化量が基準である時間変化曲線から外れた場合には、その外れ量を当該ステップの残りの通電時間内で補償すべく、当該ステップでの単位体積当たりの累積発熱量が、テスト溶接の当該ステップでの単位体積当たりの累積発熱量と一致するように、通電量を制御する。
【００４１】  なお、発熱量の算出方法については特に制限はないが、特許文献５にその一例が開示されており、本発明でもこの方法を採用することができる。この方法による単位体積・単位時間当たりの発熱量ｑおよび単位体積当たりの累積発熱量Ｑの算出要領は次のとおりである。  被溶接材の合計厚みをｔ、被溶接材の電気抵抗率をｒ、電極間電圧をＶ、溶接電流をＩとし、電極と被溶接材が接触する面積をＳとする。この場合、溶接電流は横断面積がＳで、厚みｔの柱状部分を通過して抵抗発熱を発生させる。この柱状部分における単位体積・単位時間当たりの発熱量ｑは次式（２）で求められる。      ｑ＝（Ｖ・Ｉ）／（Ｓ・ｔ）      --- （２）  また、この柱状部分の電気抵抗Ｒは、次式（３）で求められる。      Ｒ＝（ｒ・ｔ）／Ｓ              --- （３）  （３）式をＳについて解いてこれを（２）式に代入すると、発熱量ｑは次式（４）      ｑ＝（Ｖ・Ｉ・Ｒ）／（ｒ・ｔ2）        ＝（Ｖ2）／（ｒ・ｔ2）      --- （４）となる。
【００４２】  上掲式（４）から明らかなように、単位体積・単位時間当たりの発熱量ｑは、電極間電圧Ｖと被溶接物の合計厚みｔと被溶接物の電気抵抗率ｒから算出でき、電極と被溶接物が接触する面積Ｓによる影響を受けない。なお、（４）式は電極間電圧Ｖから発熱量を計算しているが、電極間電流Ｉから発熱量ｑを計算することもでき、このときにも電極と被溶接物が接触する面積Ｓを用いる必要がない。そして、単位体積・単位時間当たりの発熱量ｑを通電期間にわたって累積すれば、溶接に加えられる単位体積当たりの累積発熱量Ｑが得られる。（４）式から明らかなように、この単位体積当たりの累積発熱量Ｑもまた電極と被溶接材が接触する面積Ｓを用いないで算出することができる。  以上、特許文献５記載の方法によって、累積発熱量Ｑを算出する場合について説明したが、その他の算出式を用いても良いのは言うまでもない。
【００４３】（２）テスト溶接  上記の本溶接の通電において、適応制御溶接を行う場合には、本溶接に先立ち、テスト溶接を行い、該テスト溶接において、定電流制御により通電して適正なナゲットを形成する場合の電極間の電気特性から算出される、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を記憶させる。  すなわち、テスト溶接では、被溶接材と同じ鋼種、厚みの予備溶接試験を、既溶接点への分流や板隙のない状態で、定電流制御にて種々の条件で行い、テスト溶接における最適条件を見つける。  そして、上記の条件で通電を行い、この通電の際の電極間の電気特性から算出される、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を、本溶接における目標値として、記憶させる。なお、電極間の電気特性とは、電極間抵抗または電極間電圧を意味する。  また、上述したように、テスト溶接における通電を２段以上の多段ステップに分割し、本溶接において、ステップ毎の適応制御溶接を行ってもよい。
【００４４】  なお、使用する被溶接材は特に制限はなく、軟鋼から超高張力鋼板までの各種強度を有する鋼板およびめっき鋼板、アルミ合金などの軽金属板の溶接にも適用でき、３枚以上の鋼板を重ねた板組みにも適用できる。
【００４５】  また、上記の本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法では、被溶接材に板隙がある場合を例示して説明したが、溶接点の近傍に既溶接点がある場合においても、所望のナゲット径を安定的に確保する効果が得られる。  すなわち、溶接点の近傍に既溶接点がある場合、既溶接点での溶接の際のシートセパレーションの影響で、被溶接材となる金属板間に僅かな隙間が生じる。よって、溶接点と既溶接点の距離が近く、特に、被溶接材を構成する金属板が高張力鋼板などの場合には、この隙間を加圧によって潰すことが困難となって、金属板間で十分な接触面積が確保できず、既溶接点への分流が生じやすくなる。  本発明の一実施形態に係る抵抗スポット溶接方法によれば、上記のような板隙がある場合にも、通電開始時点での加圧力を適正に制御して、金属板間に適正な接触面積を確保することが可能となる。また、特に、適応制御溶接を行う場合、既溶接点への分流が回避されることで、適応制御溶接における発熱量の誤認識をより有効に防止することが可能となる。
【００４６】  そして、上記した抵抗スポット溶接方法を用いて重ね合わせた複数枚の金属板を接合することで、外乱の状態の変動に有効に対応して所望のナゲット径を安定的に確保しつつ、種々の溶接部材、特には、自動車部品等の溶接部材を製造することができる。
【実施例】
【００４７】  表１に示す金属板の板組みについて、図３（ａ）および（ｂ）のような板隙（外乱）がない状態、または、図４（ａ）および（ｂ）のような板隙がある状態で、表２に示す条件で本溶接を行い、溶接継手を作製した。ここで、Ｎｏ．１、２、４〜１３では、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間を、加圧力の指標となるパラメータとして、本溶接の通電時の加圧力を設定した。一方、Ｎｏ．３では、通電時の加圧力を初期設定加圧力のままとして、本溶接の通電を行った。  なお、図４（ａ）および（ｂ）では、金属板間にスペーサを挿入し、上下からクランプすることで（図示せず）、種々の板隙厚さtgとなる板隙を設けた。なお、スペーサ間距離はいずれも40mmとした。【００４８】  また、一部の実施例については、本溶接の前に、図３に示す板隙のない状態で、表２に示す条件でテスト溶接を行い、加圧開始から初期設定加圧力に到達するまでの時間を測定するとともに、テスト溶接の通電時における、単位体積当たりの瞬時発熱量の時間変化曲線および単位体積当たりの累積発熱量を記憶させた。  なお、テスト溶接の通電は、図５のような１段通電、または、図６のような２段通電とし、テスト溶接で２段通電を行ったものについては、本溶接でステップ毎の適応制御溶接を行った。  さらに、テスト溶接を行わなかったものについては、別途、金属板間に隙間のない、本溶接と同じ板厚、材質の金属板から構成される被溶接材（外乱がない被溶接材）を用意し、本溶接と同じ加圧条件で、被溶接材を加圧することにより、加圧開始から初期設定加圧力に達するまでの時間を測定した。  これらの測定した被溶接材を構成する金属板間に隙間がない場合の、通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの時間を表２に併記する。【００４９】  得られた各溶接継手について、溶接部を切断し、断面をエッチング後、光学顕微鏡により観察し、ナゲット径および散り発生の有無から、以下の３段階で評価した。◎（合格、特に優れる）：板隙によらず、ナゲット径が4.5√ｔ´以上（ｔ´：板組みのうち最も薄い金属板の板厚（mm））で、かつ散りの発生なし○（合格、優れる）：板隙によらず、ナゲット径が4.0√ｔ´以上で、かつ、散りの発生無し（ただし、◎（合格、特に優れる）は除く）×：板隙によっては、ナゲット径が4.0√ｔ´未満、および／または、散りが発生【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２−１】
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【００５２】
【表２−２】
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【００５３】  発明例ではいずれも、板隙によらず、散りの発生なく、十分な大きさのナゲット径が得られた。一方、比較例では、板隙によっては、十分なナゲット径が得られなかったり、散りが発生したりした。  なお、加圧力の指標となるパラメータとして、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から通電開始時点までの時間、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのサーボモータのトルク、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのサーボモータの回転速度、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの溶接ガンのひずみ、本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの電極変位量、および本溶接における通電開始前の加圧開始時点から初期設定加圧力に到達するまでの電極変位速度を用いた場合にも、上記と同様の結果が得られた。
【符号の説明】
【００５４】  １１，１２：金属板  １４：電極  １５：スペーサ
【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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