JP2008290098A - 抵抗スポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重ね合わせた２枚以上の厚板の少なくとも一方に薄板を重ね合わせた板厚比の大きな板組みを抵抗スポット溶接する場合に、前記板組みのいずれかの鋼板と鋼板の間のギャップの存在の有無に関わらず、適正電流範囲が広い抵抗スポット溶接を行うことが可能な抵抗スポット溶接方法を提供する。
【解決手段】加圧力が設定した値Ｐまで達した後、低電流での予備通電を開始し、ギャップ１７が潰れて無くなって、重ね合わせた全ての板が接した時に電極２１、２２の位置を固定した後、本通電を開始し、その電極位置の固定によって本通電開始後の板組みの熱膨張を抑制することで加圧力を増加させ、その始めの設定加圧力Ｐおよび加圧力の最大値Ｐｍが、Ｐｍ≧１．５×Ｐとなるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、重ね合わせられた鋼板を抵抗スポット溶接する方法に関するものである。

一般に、重ね合わせられ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。例えば、自動車の製造にあたっては１台あたり数千点ものスポット溶接がなされている。この溶接法は、２枚以上の鋼板を重ね合わせ、上下の電極で挟み加圧力を与えながら、上下電極間に大電流の溶接電流を短時間通電して接合する方法である。大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、両鋼板に電流を流した際に両鋼板の接触箇所で両鋼板が溶融し、凝固した部分であり、これにより両鋼板が点状に接合される。

抵抗スポット溶接部の接合強度は、ナゲット径により左右されるため、所定の径以上のナゲット径を確保することが重要となってくる。一般に、加圧力、通電時間を一定とした場合には、ナゲット径は、溶接電流の増加にしたがって徐々に増加するが、ある値以上になると鋼板間に溶融金属が飛散する散りという現象が生じる。散りの発生は、危険である上に、溶接部周辺に散りが付着し外観を悪化させ、ナゲット径や継手引張強度にばらつきを生じさせ、継手部の品質が不安定になる。

また、自動車の部品構造をみると、例えばセンターピラーでは、アウターとインナーとの間にリインフォースメントを挟み込んだ構造が採用されている。この構造では、単純な二枚重ねの鋼板をスポット溶接する場合と異なり、３枚以上の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することが要求される。

さらに、最近では、車体の衝突安全性の更なる向上要求にともない、リインフォースメントなどの高強度化、厚肉化が進み、外側に板厚の薄いアウター（薄板）を配置し、内側に板厚の厚いインナー、リインフォースメント（厚板）を組み合わせた板組みをスポット溶接することが必要となる場合が多い。なお、ここでは、薄板とは板組みされた鋼板のうち、板厚が相対的に小さい鋼板を薄板と記載し、板厚の相対的に大きい鋼板を厚板と記載することとし、以下も同様の記載とする。

このような板厚比（＝板組みの全体厚／一番薄い板の板厚）の大きな板組みにおいて、従来のような、加圧力、溶接電流を一定の値としたままにするスポット溶接を行った場合には一番外側（電極チップと接触する側）の薄板と厚板の間に必要なサイズのナゲットが形成されにくいことが知られている。とくに板厚比が５を超えるような板組みでは、この傾向が強い。

これは、電極チップによる冷却によって一番外側の薄板と厚板の間では温度が上がりにくいことが原因である。ナゲットは、電極間の中央付近から鋼板の固有抵抗により体積抵抗発熱にて形成されるが、ナゲットが薄板にまで成長するまでに、電極間中央部に近い部分に位置する厚板と厚板間でのナゲットの成長が大きく、電極による加圧では抑えきれずに散りが発生するため、散り発生なく必要なサイズのナゲットを薄板・厚板間に得ることが困難となる。

また、一番外側に配置される薄板がアウターの場合には、強度よりも成形性が重要となるため、使用される鋼板は軟鋼となることが多い。一方、厚板は強度補強部材であり高張力鋼板が使用される場合が多い。このような板組みでは、発熱する位置は、固有抵抗の高い高張力鋼板側に偏るため、厚板−薄板（軟鋼）間にはさらにナゲットが形成されにくくなる。また、使用される鋼板がめっき鋼板となると、低温で溶融しためっき層が鋼板間の通電経路を拡大するため電流密度が減少し、薄板側でのナゲットの形成がさらに困難となる。

このような問題に対し、例えば、特許文献１では、重ねあわされた２枚の厚板にさらに薄板が重ねあわされた板厚比の大きな板組みにおいて、薄板の溶接すべき位置に部分的に一般部より一段高い座面を形成するとともに、薄板に対抗する電極は、先端を球面に形成し、溶接初期は低加圧力で、薄板の座面を押しつぶすようにして、薄板とこれと隣り合う厚板とを溶接し、その後、高加圧力で２枚の厚板同士を溶接することにより、薄板−厚板間にも必要なナゲットを得る技術が提案されている。

また、特許文献２では、剛性の高い２枚の厚板の上に剛性の低い薄板を重ね合わせたワークを、一対の電極チップにより挟んでスポット溶接する方法において、剛性が最も小さい薄板に当接する電極チップの先端径を、厚板と当接する電極チップの先端径よりも小さくすることによって、薄板と電極チップとの接触面積が、厚板と電極の接触面積よりも小さくなるようにすることにより，薄板−厚板間にもナゲットを得る技術が提案されている。

また、特許文献３では、板厚比の大きな被溶接体をスポット溶接する方法において、被溶接体に第１の加圧力を負荷して溶接電流を流した後、一旦通電を停止し、被溶接体を挟んだまま、上記第１の加圧力よりも大きな第２の加圧力を負荷して再び溶接電流を流すことにより、そして望ましくは、上記第１の工程における溶接電流の電流値を、第１段階〜第３段階の３段階に変化させるとともに、第２段階の電流値を第１段階および第３段階の電流値よりも小さくすることにより、板厚比の大きい被溶接体の接合強度を向上させるというスポット溶接方法が提案されている。
特開２００３−０７１５６９号公報 特開２００３−２５１４６８号公報 特開２００４−３５８５００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の抵抗スポット溶接方法では、この場合ナゲットは形成されるが、薄板の溶接する部分に予め一般部より一段高い座面をプレスなどで形成する工程が必要となるという問題がある。

また、特許文献２に記載の抵抗スポット溶接方法では、剛性が最も小さい薄板に当接する電極チップの先端径を、厚板と当接する電極チップの先端径よりも小さくすることによって、薄板と電極チップとの接触面積が、厚板と電極の接触面積よりも小さくなるようにすることにより、薄板−厚板間にもナゲットを得ているが、薄板と電極チップとの接触面積が小さいことは電極により加圧される範囲が狭いことになり、厚板−厚板間に大きなナゲットを形成しようとすると散りが発生するという問題がある。

また、特許文献３に記載の抵抗スポット溶接方法では、高張力鋼板の厚板はプレス加工で精度を出すことが難しく、実際のワークでは、厚板−厚板間にギャップ（間隙）が存在する場合が多いことから、その場合、特許文献３に記載の抵抗スポット溶接方法では、初期に加圧力を低い状態で通電する必要があるが、ギャップの存在により、実施工が困難なことが多いと考えられる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、重ね合わせた２枚以上の厚板の少なくとも一方に薄板を重ね合わせた、板厚比の大きな板組みを抵抗スポット溶接する場合に、前記板組みのいずれかの鋼板と鋼板の間のキャップの存在の有無に関わらず、適正電流範囲（散りを発生させることなく必要な径を有するナゲットをすべての鋼板間に形成できる電流の範囲）が広い抵抗スポット溶接を行うことが可能な抵抗スポット溶接方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を達成するため、抵抗スポット溶接におけるナゲット形成に及ぼす各種要因について鋭意検討した。重ね合わせた２枚以上の厚板の一方に薄板を重ね合わせた板厚比の大きな場合のスポット溶接において、薄板とそれと隣り合う厚板との間および厚板と厚板の間ともに必要なサイズのナゲットを形成するにあたり問題となるのは、薄板−厚板間にナゲットを形成することであり、そのためには溶接初期の加圧力は小さい加圧力とし、溶接中に加圧力を増加させることが有効であることを知見した。そして、その手段として、溶接中の電極チップの位置を固定することが有効であることを見出した。

すなわち、溶接初期から高加圧力で溶接した場合、薄板−厚板間、厚板−厚板間の通電面積が広くなり、電流密度が低くなるため、発熱し難く、さらに板厚比が大きな板組みの場合、薄板−厚板間は電極に近いために冷却され、より発熱し難い状態となる。このため、厚板−厚板間には必要なサイズのナゲットが形成されても、薄板−厚板間にはナゲットが形成されず、薄板−厚板間にナゲットが形成されるまで電流をあげると、厚板−厚板間で散りが発生する。したがって、板厚比が大きな場合は、薄板−厚板間、厚板−厚板間両方に必要なナゲットを散り発生なく形成できる適正電流範囲は狭くなる。

一方、溶接初期に低い加圧力で溶接した場合は、薄板−厚板間、厚板−厚板間の通電面積が小さくなり、低い電流でも電流密度が高く発熱しやすくなり、薄板−厚板間も高温に加熱される。しかしながら、低加圧力のままでは加圧範囲が狭くなるため、ナゲットが小さい状態で散りが発生し、散り発生なく必要なサイズのナゲットが得られる適正電流範囲が狭くなる。

そこで、低加圧力で溶接を開始し、溶接中に加圧力を増加させることで、上記の問題を解決し、板厚比が大きい板組みでも広い適正電流範囲を持つ溶接が可能となる。溶接初期に低加圧力で通電することにより、薄板−厚板間、厚板−厚板間の両方が高温に加熱される。その後加圧力を増加させることにより通電面積が拡大し、薄板−厚板間での電流密度は減少するが、高温に加熱されていたことで鋼板の固有抵抗が大きく増加しているため、発熱しやすくなっており、薄板−厚板間にまでナゲットが成長しやすくなっている。加えて、加圧力が大きいことにより、電極による加圧面積も広がり、ナゲットが大きく成長しても散りが発生しにくくなる。

以上により、板厚比が大きな板組みにおいても、薄板−厚板間、厚板−厚板間のそれぞれに必要なサイズのナゲットを散り発生なく得ることができる適正電流範囲の広い抵抗スポット溶接が可能となるが、更に検討を重ねて、鋼板間にギャップが存在する場合においても、溶接中の加圧力を増加させ、適正電流範囲の広い抵抗スポット溶接が可能となる方法を見出した。

具体的には、例えば、図１に示すように、重ね合わせた２枚の厚板１２、１３の上面に薄板１１を重ね合わせた板厚比の大きな板組みで、かつ、厚板１２−厚板１３間にギャップ１７が存在する板組みの場合、二つの電極２１、２２でワーク１０を挟み、予め設定した低い初期加圧力Ｐでかつ低電流で通電を開始する。薄板１１−厚板１２間の点接触部１６を電流が流れるため、この部分で電流密度が高くなり発熱が進行する。一方、厚板１２−厚板１３間ではギャップ１７の存在により、図１中の矢印の示すように、厚板１２および厚板１３の接触部方向に大きく迂回して厚板１２から厚板１３へ流れる。この迂回した電流により厚板１２と厚板１３の接触部付近で鋼板の温度が上昇して変形しやすくなり、低い初期加圧力Ｐだけでは閉じることができなかったギャップ１７が閉じられ、電極間距離が減少する。そして、図２に示すように、厚板１２と厚板１３が接して、電極間距離が減少したところで、電極２１、２２の位置を固定し、本通電を開始する。これは、通電を開始し鋼板が加熱されるときには熱膨張が生じるが、電極２１、２２の位置を固定して電極間距離を保持することでこの熱膨張を抑制することにより、板組みにかかる真の加圧力が増加することを利用するものである。

本発明は、上記の考え方に基づいて想到されたものであり、以下のような特徴を有している。

［１］重ね合わせた２枚以上の厚板の少なくとも一方に薄板を重ね合わせた板組みを一対の電極によって挟み加圧力を与えながら抵抗スポット溶接をするにあたり、加圧力が設定した値Ｐまで達した後、低電流での予備通電を開始し、前記重ね合わせた全ての板同士が接した時に前記電極の位置を固定した後、本通電を開始し、前記の電極位置の固定によって本通電開始後の板組みの熱膨張を抑制することで加圧力を増加させ、設定加圧力Ｐおよび加圧力の最大値Ｐｍが、
Ｐｍ≧１．５×Ｐ
Ｐ≦４ｋＮ
となるようにすることを特徴とする抵抗スポット溶接方法。

［２］サーボモータによって加圧力を与えることとし、前記重ね合わせた全ての板同士が接したことの判断を、サーボモータに内蔵されたエンコーダで電極位置を読み取ることによって行うことを特徴とする前記［１］に記載の抵抗スポット溶接方法。

［３］前記重ね合わせた全ての板同士が接していることの判断を、低電流での予備通電における電圧の変化に基づいて行うことを特徴とする前記［１］に記載の抵抗スポット溶接方法。

［４］本通電開始後、初期の数サイクルは、予め設定されている本通電設定電流よりも高い電流を流すことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の抵抗スポット溶接方法。

本発明によると、重ね合わせた２枚以上の厚板の少なくとも一方に薄板を重ね合わせ、かつ、そのいずれかの鋼板と鋼板との間にギャップが存在する板厚比の大きな板組みを抵抗スポット溶接する場合でも、適正電流範囲（散りを発生させることなく必要な径を有するナゲットをすべての鋼板間に形成できる電流の範囲）が広い抵抗スポット溶接を簡易に行うことが可能となる。

本発明の実施の形態を以下に述べる。

本発明においては、例えば、図１に示すように、重ね合わせた２枚の厚板１２、１３の上面に薄板１１を重ね合わせた板厚比の大きな板組みで、かつ、厚板１２−厚板１３間にギャップ１７が存在する板組みを、一対の電極（電極チップ）２１、２２で挟んで加圧力を与えながら抵抗スポット溶接する場合に、まず、第１ステップとして、予め設定した低い初期加圧力Ｐでかつ低い電流で通電を開始し、薄板１１−厚板１２間で発熱させるとともに、ギャップ１７を迂回して流れる厚板１２−厚板１３間の電流によって、厚板１２、１３を変形しやすくすることにより、厚板１２−厚板１３間のギャップ１７を閉じる。このときの電極間距離をモニタリングし、図２に示すように、厚板１２と厚板１３が接して、接触部形状が安定するまで電極間距離が減少したところで、電極間距離の減少が停止するので、その位置で電極２１、２２を固定し、第２ステップとして、本通電を開始する。本通電開始時の加圧力は初期加圧力Ｐのままであり、低い加圧力となるが、電極２１、２２の位置の固定によって本通電開始後の板組みの熱膨張を抑制することで加圧力を次第に増加させ、その加圧力の最大値Ｐｍが、Ｐｍ≧１．５×Ｐとなるようにしている。

このように、第１ステップの通電で薄板１１−厚板１２間を発熱させていることに加え、本通電初期においては加圧力が低いことから、電極２１−薄板１１間、薄板１１−厚板１２間の接触径も小さく保たれ、薄板１１−厚板１２間が高温となっており、本通電において電極間中央部付近から成長するナゲット１８が薄板１１−厚板１２間付近にも成長しやすくなっている。

このようにして、低加圧力で溶接を開始し、溶接中に加圧力を増加させることで、板厚比が大きい板組みでも適正電流範囲（散りを発生させることなく、必要なナゲット径Ｄ１、Ｄ２を持つナゲット１８を、薄板１１−厚板１２間、厚板１２−厚板１３間のそれぞれに形成できる電流の範囲）の広い溶接を可能とすることができる。

なお、この電極の位置を固定する手法としては、可動側の電極（例えば、電極２１）を固定する位置に機械的なストッパーを設けて行えばよいが、電極加圧機構がサーボモータ加圧式であれば、サーボモータにおける電極２１先端の位置情報をフィードバックする手法も考えられる。電極位置の固定も電極２１が全く動かないようにする必要はなく、電極間距離の増加を抑制できればよい。また、可動側の電極２１の位置を固定しても、電極間距離はガンのアーム部等の剛性により変化するため、ガンのアーム部等の剛性により加圧力の増加量も変化する。高い剛性をもつガンであることが望ましいが、実際に溶接を行い、始めの設定加圧力Ｐに対して溶接中の加圧力増加による加圧力の最大値Ｐｍが、Ｐｍ≧１．５×Ｐを満足し、かつＰ≦４ｋＮを満足していればよい。Ｐ＞４ｋＮにおいては初期の加圧力が大きいために薄板１１−厚板１２間の通電面積が広くなり、かつ、電極との接触径が広がることにより電極による冷却の影響が大きくなるために、溶接電流を増加させても、薄板１１−厚板１２間を十分に加熱することが困難になる。また、Ｐｍ＜１．５×Ｐでは加圧力増加による散り発生の抑制効果が小さい。

また、厚板１２−厚板１３間のギャップ１５が潰れて無くなったかどうかを判断するために行う、厚板１２−厚板１３間のギャップを閉じる過程における電極間距離のモニタリングの方法としては、サーボモータに内蔵されたエンコーダで電極位置を読み取ることによって行うことが最も容易である。すなわち、エンコーダで電極位置を読み取り、電極位置の変化がなくなったならば、重ね合わせた全ての板同士が接したと判断する。これは、重ね合わせた板同士にギャップが存在する場合も、存在しない場合も同様に判断できる。

その他に、外部にレーザ変位計等を取り付け、電極間距離をモニタリングして行う方法もありうる。

さらに、定電流制御の抵抗スポット溶接機であれば、厚板１２−厚板１３間のギャップを閉じる過程における溶接電圧をモニタリングすることによっても、ギャップ１７が閉じたかどうかの判定を行うことが可能である。これは、ギャップ１７が閉じていない間における通電では、溶接電流はギャップ１７を迂回して流れ、その迂回路における温度上昇により、抵抗が増大する。このことにより定電流制御の抵抗スポット溶接機においては電圧も上昇していく。ギャップ１７が閉じた時点で、電極直下にも電流が流れるようになるため、通電面積が増大することにより抵抗が減少する。このとき電圧が減少するため、溶接電圧をモニタリングすることにより、ギャップ１７が閉じたかどうかの判定を行うことができる。すなわち、低電流での予備通電における電圧が変化しなくなったらば、重ね合わせた全ての板同士が接したと判断する。これは、重ね合わせた板同士にギャップが存在する場合も、存在しない場合も同様に判断できる。

また、本通電においては、その初期の数サイクルにおいて、予め設定されている本通電設定電流よりも高い電流を流すことがより効果的である。これは、本通電開始時は加圧力が低い状態であるため、電極と鋼板および鋼板と鋼板の接触面積が小さい状態にあり、電極近傍と鋼板−鋼板間にて発熱しやすい状況にあることから、この時に、高い電流を流すことにより、薄板１１−厚板１２間の温度を高温にまで上昇させることができ、それによって、薄板１１−厚板１２間にまでナゲットが成長しやすくなるからである。

さらに、薄板１１側の電極チップ２１の先端を曲面とし、厚板１３側の電極チップ２２の先端を厚板１２−厚板１３間に必要なナゲット径程度の径を持つ平面あるいは薄板１１側の電極チップ２１よりも大きな曲率半径をもつ曲面とすることがより好ましい。薄板１１側の電極チップ２１の先端を曲面とし、厚板１３側の電極チップ２２の先端をより平坦にすることにより、低加圧力では薄板１１の変形が小さく抑制でき、通電面積が狭くなることから、薄板１１−厚板１２間の電流密度が高くなり、薄板１１−厚板１２間までナゲット１８が成長しやすくなる。また、薄板１１側の電極２１の先端を曲面とすることにより、溶接途中で加圧力を増大させることで、薄板１１側の電極チップ２１が加圧力を与えられる範囲が増大し、散り発生が抑制され、厚板１２−厚板１３間に必要な径を持つナゲット１９を形成することが可能になる。

ちなみに、本発明において用いる溶接装置は、通電中の電極間距離の変動を抑制する加圧機構を有していることを必要とし、また、電極間距離を観測できることが必要となるが、前述したように、サーボモータ加圧式の溶接機であれば容易に行うことができる。また、一対の上下の電極チップで溶接する部分を挟み、加圧、通電するものであれば、加圧機構の形状（定置式、ロボットガン）、電源の種類（単相交流、交流インバータ、直流インバータ）など特に限定されるものではない。

また、溶接される鋼板は、強度レベル（軟鋼、強張力鋼板）や表面処理の有無（表面処理なし、めっき鋼板）にかかわらず適用可能であり、その板組みも、単純な３枚重ねはもちろん、板厚比が５を超えるような場合においても適用可能である。

本発明の実施例１として、本発明例と比較例を実施した。

本発明例では、サーボモータ加圧式スポット溶接装置を用いた。対象とした板組みは、図３および表１に示す板組みＡ（薄板１１＋厚板１２＋厚板１３）であり、板厚比は７．６である。そして、厚板１２と厚板１３の間に厚さ１．２ｍｍの鋼板スペーサ１５、１５を４５ｍｍの間隔Ｗをあけて挿入し、鋼板スペーサ１５の部分を予め溶接して、ギャップ１７を模擬的に形成した。そして、ギャップ１７を閉じる過程における溶接電流は６ｋＡとし、本通電の通電時間を２０cycles（５０Ｈｚ）、本通電設定電流を７ｋＡとした。電極はＤＲ型（先端径８ｍｍ、Ｒ４０）を用いた。加圧力は溶接開始時における設定加圧力Ｐを３．４ｋＮとし、ギャップ１７が潰れた後に電極位置を固定し、実質の加圧力が増加するようにして、最大加圧力Ｐｍを６．３ｋＮとした。

一方、比較例では、従来のエア加圧式抵抗スポット溶接機を用いた。対象とした板組みは、本発明例と同様であるが、ギャップ１７は設けていない。そして、加圧力を６．３ｋＮ一定で溶接を行った。

なお、ここで、適正電流範囲は、本通電における溶接時に散りが発生せず、かつ、ナゲットの断面を観察し、隣り合う２枚の鋼板のうち薄い方の鋼板の板厚をｔとして、ナゲット径が４√ｔ以上であることを満足するナゲットが得られる溶接電流範囲とした。

そして、図４に、本発明例における本溶接の溶接電流とナゲット径の関係および適正電流範囲を示す。また、図５に、比較例における本溶接の溶接電流とナゲット径の関係を示す。

まず、図５に示すように、比較例では、ギャップがない板組みにもかかわらず、薄板１１と厚板１２の間にナゲットを形成するために高い電流を必要とし、４√ｔ以上のサイズのナゲットを散り発生せずに得ることはできない。

一方、図４に示すように、本発明例では、薄板１１と厚板１２の間にも低い電流でナゲットが形成され、１ｋＡ以上の広い適正電流範囲を持つことがわかる。

また、図６に、本発明例における溶接中の加圧力の時間的変化、電極間距離の時間的変化を測定した一例として、本溶接の溶接電流が９ｋＡの場合の測定結果を示す。

まず、低電流で通電を開始すると、スペーサ１５を介して電流が流れ、鋼板温度が上昇することにより、鋼板が変形しやすくなり、電極間距離が徐々に減少していく。厚板１２と厚板１３の間のギャップ１７が潰れて、厚板１２と厚板１３が接した時点で、それまでスペーサ１５を介して流れていた電流が、電極間を最短距離で流れるようになり、電極間での発熱が多くなる。このことにより、電極間の溶接しようとする部分における変形が容易になり、電極間距離が大きく減少する。この状態で数サイクル通電し、厚板１２と厚板１３の間のなじみを良くしたところで、可動電極の位置を固定し、本通電を開始している。本通電を開始すると、電極位置を固定しているため、実質の加圧力が徐々に上昇する。本溶接中の加圧力が溶接初期は低く、溶接後期では高くなるため、薄板１１−厚板１２間、厚板１２−厚板１３間のそれぞれに必要なサイズのナゲットを得ることが容易になる。

さらに、本発明の実施例２として、対象とする板組みを拡大して本発明例と比較例を実施した。

その板組みは、図７（ａ）、（ｂ）に示す板組みである。すなわち、図７（ａ）に示す板組みは、（薄板１１＋厚板１２＋厚板１３）の３枚重ねであり、鋼板スペーサ１５を用いて、適宜、薄板１１−厚板１２間に深さＧ１のギャップ、厚板１２−厚板１３間に深さＧ２のギャップを設けている。また、図７（ｂ）に示す板組みは、（薄板１１＋厚板１２＋厚板１３＋薄板１４）の４枚重ねであり、鋼板スペーサ１５を用いて、適宜、薄板１１−厚板１２間に深さＧ１のギャップ、厚板１２−厚板１３間に深さＧ２のギャップ、厚板１３−薄板１４間に深さＧ３のギャップを設けている。

そして、表１に、使用した板組みＮｏ．Ａ〜Ｌの各板組みにおける板厚構成と板厚比およびギャップ寸法（ギャップ幅Ｗ、ギャップ深さＧ１、Ｇ２、Ｇ３）を示す。

また、表２に、それぞれの場合における、板組みＮｏ、上下の電極チップの形状、ギャップを潰すための予通電の電流、本通電開始から５cycles／５０Ｈｚ間での溶接電流２割増の有無、本溶接通電時間、本溶接開始時の設定加圧力Ｐ、溶接中の加圧力増加による最大加圧力Ｐｍ、Ｐｍ≧１．５Ｐの満足の有無を示す。

そして、それぞれの場合における適正電流範囲ΔＩを調査し評価した結果を表２に示す。ちなみに、その評価は、溶接時に散りが発生せず、かつ、ナゲットの断面を観察し、隣り合う２枚の鋼板のうち薄い方の鋼板の板厚をｔとして、ナゲット径が４√ｔ以上であることを満足するナゲットが得られる溶接電流範囲を適正電流範囲ΔＩとし、この適正電流範囲ΔＩが１ｋＡ以上存在するものを良好（○）とし、適正電流範囲ΔＩが１ｋＡ未満のものを不良（×）とした。

その結果、本発明例では、適正電流範囲ΔＩが１ｋＡ以上で、良好な溶接となっているが、比較例では、適正電流範囲ΔＩが１ｋＡ未満となり、実用に適さない。これにより、本発明の有効性が確認できる。

なお、ここでは適正電流範囲ΔＩを４√ｔ以上のサイズのナゲットが散り発生がなく得られる範囲と定義したが、これに限るものではなく、基準となるナゲット径は使用者の基準に合わせて３√ｔでも５√ｔでもよい。必要となるのは継手の強度であり、使用者の必要とする強度が確保できるかどうかの判断基準の１つとしてナゲット径を規定するものである。また、本発明は板厚比の大きな板組みの抵抗スポット溶接において、鋼板間にギャップが存在しても、薄板−厚板間にも十分な強度が得られる継手を形成する手法を提案するものであり、散りを発生させながら溶接しても本発明を外れるものではない。

本発明の実施形態における溶接状態を説明する図である。 本発明の実施形態における溶接状態を説明する図である。 本発明の実施例１における板組みを示す図である。 本発明の実施例１における本発明例の説明図である。 本発明の実施例１における比較例の説明図である。 本発明の実施例１における本発明例の説明図である。 本発明の実施例２における板組みを示す図である。

符号の説明

１０ 板組み（ワーク）
１１ 一枚目の鋼板（薄板）
１２ 二枚目の鋼板（厚板）
１３ 三枚目の鋼板（厚板）
１４ 四枚目の鋼板（薄板）
１５ 鋼板スペーサ
１６ 薄板−厚板間の点接触部
１７ 厚板−厚板間のギャップ
１８ ナゲット
２１ 電極（電極チップ）
２２ 電極（電極チップ）

Claims (4)

1. 重ね合わせた２枚以上の厚板の少なくとも一方に薄板を重ね合わせた板組みを一対の電極によって挟み加圧力を与えながら抵抗スポット溶接をするにあたり、加圧力が設定した値Ｐまで達した後、低電流での予備通電を開始し、前記重ね合わせた全ての板同士が接した時に前記電極の位置を固定した後、本通電を開始し、前記の電極位置の固定によって本通電開始後の板組みの熱膨張を抑制することで加圧力を増加させ、設定加圧力Ｐおよび加圧力の最大値Ｐｍが、
   Ｐｍ≧１．５×Ｐ
   Ｐ≦４ｋＮ
   となるようにすることを特徴とする抵抗スポット溶接方法。
2. サーボモータによって加圧力を与えることとし、前記重ね合わせた全ての板同士が接したことの判断を、サーボモータに内蔵されたエンコーダで電極位置を読み取ることによって行うことを特徴とする請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
3. 前記重ね合わせた全ての板同士が接していることの判断を、低電流での予備通電における電圧の変化に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
4. 本通電開始後、初期の数サイクルは、予め設定されている本通電設定電流よりも高い電流を流すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の抵抗スポット溶接方法。

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