WO2023153389A1 - スポット溶接装置、スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法 - Google Patents

スポット溶接装置、スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法 Download PDF

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WO2023153389A1
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WO
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spot
energization
steel plates
speed
electrode
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PCT/JP2023/003950
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French (fr)
Inventor
真二 児玉
誠司 古迫
千智 吉永
卓也 桑山
健悟 竹田
卓哉 光延
寛哲 佐藤
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor

Definitions

  • the present invention relates to a spot welding apparatus, a method for controlling a spot welding apparatus, a spot welded joint, and a method for manufacturing a spot welded joint.
  • the steel plate is locally overheated from the nugget edge of the steel plate overlapping surface and is easily melted and scattered (Fig. 2).
  • Molten and spattered metal is called “spray” during spot welding and causes deterioration in welding quality. "Presence or absence of expulsion” can be confirmed by visually inspecting the welding phenomenon during the energization period.
  • splashing occurs, fine molten metal is scattered from the weld (more specifically, from the gap between the steel plates), so it can be easily confirmed by visual inspection.
  • expulsion occurs, the amount of molten metal inside the steel sheet decreases, so that the amount of pushing into the steel sheet surface by the electrodes increases, and a large indentation occurs on the steel sheet surface.
  • expulsion can be suppressed and indentation can be reduced, a decrease in joint strength and LME cracking can be suppressed.
  • various construction disturbances during actual production such as welding spots on parts, it is difficult to completely prevent expulsion.
  • the indentation can be reduced even when expulsion occurs, it is possible to suppress a decrease in joint strength and LME cracking in spot-welded joints of galvanized steel sheets.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its object is to reduce the indentation even when the nugget diameter is increased, thereby increasing the strength of the welded joint,
  • An object of the present invention is to provide a spot welding apparatus, a method for controlling the spot welding apparatus, a spot welded joint, and a method for manufacturing a spot welded joint, which are capable of preventing LME cracking in spot welded joints of steel plates.
  • the plate thickness increases due to the thermal expansion inside the steel plate when the current is started. (a)).
  • the heated area inside the steel sheet expands, so the steel sheet softens, the nugget grows, and the pressure reaction force of the electrode decreases. For this reason, the steel plate is pushed in while the electrodes approach each other (FIG. 3(b)).
  • the molten metal scatters from the edge of the nugget due to the expansion of the molten diameter (nugget diameter). Large indentation and large scattering occur (Fig. 3(c)). Therefore, the inventor believes that by reducing the electrode displacement speed (electrode approach speed) when expulsion occurs, if the nugget can be solidified before the electrode strongly pushes the steel plate surface, indentation and expulsion can be reduced. I thought it would be
  • the conventional electrode pressurization control methods increase the responsiveness of electrode pressurization for the purpose of stabilizing the welding phenomenon. For example, if the responsiveness of electrode pressurization is extremely small, the electrode push-in operation will be delayed when the steel sheet softens in the first half of the latter half of the energization period, and the electrode pressurization force will become too low, resulting in a decrease in the contact area between the tip of the electrode and the surface of the steel sheet. Poor nugget formation occurs due to local heat generation on the steel plate surface. For this reason, the trend in the conventional method is to improve the responsiveness of electrode pressurization and keep the pressurization force constant during the energization period.
  • the electrode pressurization force can be kept constant at the set value, but as described above, when the steel sheet softens or expulsion occurs, the steel sheet is rapidly depressurized by the electrode. Since the surface is crushed, it leads to enlargement of the dent and results in indentation. In other words, the idea of lowering the electrode approach speed proposed by the inventor is completely different from the conventional method.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the present invention is as follows.
  • a spot welding apparatus capable of spot-welding a plurality of steel plates by sandwiching a plurality of steel plates superimposed by a pair of electrodes and applying pressure while energizing the steel plates,
  • a spot welding apparatus characterized in that the speed at which the pair of electrodes approach each other is limited to at least 12.0 mm/s or less during the period from the start of energization to the end of energization.
  • the speed at which the pair of electrodes approach each other can be rephrased as the moving speed or displacement speed of the movable electrode when the pair of electrodes is composed of a movable electrode and a fixed electrode as in the embodiment described later.
  • the speed at which the pair of electrodes approach each other can be rephrased as the downward speed of the movable electrode.
  • a control method for a spot welding device for spot welding a plurality of steel plates by sandwiching a plurality of steel plates superimposed by a pair of electrodes facing each other and applying pressure while energizing the steel plates comprising: A method of controlling a spot welding apparatus, wherein the speed at which the pair of electrodes approach each other is limited to at least 12.0 mm/s or less during the period from the start of energization to the end of energization.
  • the method of controlling a spot welding apparatus according to (3) characterized in that the speed is limited to at least 12.0 mm/s or less from the end of the energization to the end of the pressure maintaining time.
  • the minimum thickness of the spot-welded joint is 0.70 times or more the total thickness of the plurality of steel plates
  • a spot-welded joint characterized in that the area of the splash portion measured by an X-ray transmission image of the welded portion is 30 to 160% of the area of the pressure welded portion.
  • a method for manufacturing a spot-welded joint according to any one of (5) to (8) A method for manufacturing a spot-welded joint, characterized in that the speed at which a pair of electrodes provided in a spot welding device approach each other is limited to at least 12.0 mm/s or less during the period from the start of energization to the end of energization.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view showing the structure of the nugget and its surroundings;
  • FIG. 4 is a side sectional view showing an example of indentation;
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view showing displacement of an electrode during an energization period;
  • It is a side view which shows the external appearance of the spot welding apparatus which concerns on this embodiment.
  • 1 is a functional block diagram of a spot welding device according to this embodiment;
  • FIG. It is a flow chart which shows the procedure of processing by the spot welding device concerning this embodiment. It is a graph which shows the welding period of a prior art and this embodiment in contrast.
  • It is a sectional view showing a schematic structure of a spot welding joint concerning this embodiment.
  • It is an example of an X-ray cross-sectional image.
  • It is an example of a planar view X-ray transmission image.
  • spot welding The superimposed base material is sandwiched between the tips of electrodes whose tips are properly shaped, and the current and pressure are concentrated on a relatively small area to locally heat it, and at the same time, the electrodes Resistance welding performed by pressurizing with • “weld time or welding time”: the time during which the current is passed in resistance welding.
  • weld time In lap resistance welding, the time from when the electrode pressurization command signal is issued to when the welding current starts to flow. Also called squeeze time.
  • force maintenance time the time during which the force is maintained at a predetermined value. The rise time and fall time of the applied force are omitted.
  • Expulsion or splash In lap resistance welding, the phenomenon in which the base metal is locally overheated and melts and scatters, or the metal.
  • Nugget diameter The diameter of the nugget measured at the bond interface by cross-sectional examination of spot or projection welds.
  • Indexntation In lap resistance welding, an indentation in the base material surface caused by the electrode tip and disc electrode as a result of the welding. Also called hollow.
  • the present inventors have investigated in detail the phenomenon of expulsion occurring during spot welding and the accompanying indentation, and found that the speed at which a pair of spot welding electrodes approach each other (hereinafter also referred to as “electrode approach speed” or “approach speed”) ) is not extremely low, it does not adversely affect the phenomenon of expulsion, and by limiting the upper limit of the electrode approach speed when expulsion occurs, it is possible to reduce the indentation (dent) when expulsion occurs. As a result, the inventors have found that the strength of the welded joint can be increased and LME cracking can be prevented in the spot welded joint of galvanized steel sheets.
  • LME cracking of the shoulder (the end of the weld surface recess) of the weld (the part joined by the spot welding device, including the nugget and the upper and lower recessed steel plate parts) It is possible to prevent the occurrence and obtain a resistance spot welded joint having sound joint strength.
  • FIG. 4 is a side view showing the appearance of the spot welding device 10
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the spot welding device 10.
  • a servomotor type spot welding apparatus will be described as an example, but the apparatus for driving the electrodes is not limited to the servomotor.
  • Another example is an air cylinder.
  • two steel plates 100a and 100b are used as the set of plates to be joined, but more steel plates may be joined.
  • the types of steel plates 100a and 100b are also not particularly limited.
  • the steel plate (either or both of the steel plates 100a and 100b in this example) arranged on at least one surface of the plate set to be joined is a zinc-based plated high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more, good too.
  • the thickness of the steel plates 100a and 100b is not particularly limited, but may be, for example, about 1.2 to 2.3 mm.
  • the total thickness of the steel sheets that are superimposed is not particularly limited, but may be, for example, about 2.4 to 5.0 mm or about 2.4 to 4.5 mm.
  • the total amount of dents (the total amount of dents on both the front and back surfaces of the spot-welded joint) can be set to 30% or less of the total thickness (original thickness) of the superimposed steel sheets. can. That is, the minimum thickness of the spot-welded joint (minimum distance between the surfaces of the steel sheets at the indentation portion) can be set to 0.70 times or more the total thickness (original thickness) of the superimposed steel sheets. Therefore, it is possible to reduce the sum of the recessed amounts with respect to the plate thickness, so that the indentation can be reduced.
  • the thinner one of the steel plates 100a and 100b (three or more steel plates when the number of steel plates to be joined is three or more) (the thinnest steel plate when the number of steel plates is three or more)
  • the plate thickness is t (mm)
  • the nugget diameter formed by spot welding can be 5.0 ⁇ t (mm) or more or 5.5 ⁇ t (mm) or more.
  • a relatively large nugget is formed. In such a case, scattering is likely to occur, and as a result, indentation is likely to occur.
  • the speed (electrode approach speed) at which the electrodes (movable electrode 16a and fixed electrode 16b) approach each other during spot welding is intentionally set to a specific value (12.0 mm/s). Limited to: As a result, even if expulsion occurs, the indentation can be reduced, and the sum of the amounts of dents can be made 30% or less of the total thickness (original thickness) of the superimposed steel sheets. As a result, the strength of the welded joint can be increased and LME cracking can be prevented.
  • a steel plate that plays a role as a strength member of a welded joint for example, a high-strength steel plate with a tensile strength of 980 MPa or more
  • the nugget diameter is 5.0 ⁇ t (mm) or more or 5.5 ⁇ t (mm) or more.
  • the steel plate to be spot-welded is not limited to a flat steel plate. If the part sandwiched between the electrodes has a steel plate shape, spot welding can be performed. Therefore, the steel plate shape means that there is a portion that can be sandwiched between the electrodes.
  • cold-worked steel sheets for example, steel sheets processed by bending or drawing steel sheets using rolls or presses
  • hot stamping steel sheets press forming after hot heating
  • It may be a steel material (also called a hot-stamped product, etc.).
  • the spot welding device 10 spot-welds two or more superimposed steel plates (for example, the steel plates 100a and 100b shown in FIG. 4), and includes a control unit 11, a storage unit 12, a pressure measurement unit 13, It includes a servomotor 14 (electrode driving device), a current-carrying section 15 , a movable electrode 16 a , a fixed electrode 16 b and an input section 17 .
  • the spot welding apparatus 10 includes a CPU, a ROM, a RAM, a pressure measuring device (for example, a device for measuring pressure using a built-in load cell and estimating pressure based on the load current of a servomotor), a servomotor, an energizing device, an electrode, and an electrode.
  • the spot welding apparatus 10 uses these hardware configurations to include the above-described control unit 11, storage unit 12, pressure measurement unit 13, servo motor 14, current supply unit 15, movable electrode 16a, fixed The electrode 16b and the input section 17 are implemented.
  • the storage unit 12 stores data necessary for the processing performed by the spot welding device 10.
  • the data includes, for example, data indicating the correlation between the torque of the servomotor and the pressure applied by the electrode, data indicating the correlation between the rotation speed and torque change rate of the servomotor 14 and the displacement speed of the electrode, Programs required for operation and the like are included.
  • the data showing the correlation between the rate of change (temporal rate of change) of the rotational speed and torque of the servomotor 14 and the displacement speed of the electrode will be described in detail.
  • the electrode displacement speed is the displacement speed of the movable electrode 16a.
  • the speed at which the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b that form a pair of electrodes approach each other is It can also be rephrased as the descending speed of 16a.
  • the rate of change of the torque of the servomotor 14 also affects the displacement rate of the electrodes. The reason is as follows. If the gun of the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b (including a frame including a pair of electrodes; the same shall apply hereinafter) has low rigidity, the gun may bend when a strong torque is applied to these electrodes.
  • the pressure reaction force from the steel plates 100a and 100b is reduced, so that the deflection of the gun is released and the gun extends like a spring, that is, the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b move at high speed.
  • the electrode approach speed of the movable electrode 16a (the speed at which the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b approach each other) may exceed the upper limit of 12.0 mm/s. .
  • the movable electrode 16a abruptly presses the steel plates 100a and 100b, causing indentation.
  • simple feedback control using only the rotation speed of the servomotor 14 may not accurately specify the displacement speed of the movable electrode 16a. Therefore, in such a case, in the present embodiment, it is preferable to determine the displacement speed of the movable electrode 16a in consideration of not only the rotation speed of the servomotor 14 but also the torque change rate. For example, if a rapid decrease in torque at the moment of expulsion occurs is detected and the torque decrease rate (temporal change rate) exceeds a predetermined value, the displacement speed of the electrode is reduced. In addition, in order to prevent rapid displacement of the electrode due to a decrease in gun rigidity, it is desirable to keep the torque of the servo motor low. . If the gun of the spot welding device 10 has a high rigidity, it is not necessary to specify the displacement speed of the movable electrode 16a in consideration of the rate of change of torque as described above (described later).
  • the upper limit value (V D ) of the descending speed (electrode approaching speed) of the movable electrode 16a is within the range of 12.0 mm/s or less from the start of the energization to the end of the energization. It should be noted that the descending speed here assumes that the downward direction is positive. More specifically, in FIG. 4, the vertically downward direction is the positive direction. Therefore, when the movable electrode 16a pushes the steel plates 100a and 100b, the movable electrode 16a is displaced in the positive direction. In this case, the descending speed of the movable electrode 16a has a positive value.
  • the control unit 11 compares the lowering speed of the movable electrode 16a with the upper limit value described above, and performs control as described later so that the lowering speed of the movable electrode 16a does not exceed the upper limit value of 12.0 mm/s. conduct.
  • the period from the start of energization to the end of energization also means the period from the start time of the welding time to the end time of the welding time.
  • the upper limit can be arbitrarily set to any lower upper limit by an input operation by the operator (input operation using the input unit 17).
  • the upper limit value may be limited to a speed lower than 12.0 mm/s, taking into consideration the results of preliminary tests that are conducted as necessary.
  • the displacement speed of the movable electrode 16a may be set to different values in the initial period and the latter period of the energization.
  • the upper limit of the lowering speed in the first half of the energization may be at least 12.0 mm/s
  • the upper limit of the lowering speed in the second half of the energization may be at least 8.0 mm/s.
  • the first half of the energization and the latter half of the energization are distinguished by the amount of heat input from the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b to the steel plates 100a and 100b (here, the current value is integrated over the energization period).
  • the period from the start of energization to the time when 1/3 of the total amount of heat input is performed may be defined as the early energization period
  • the remaining period may be defined as the late energization period.
  • the period of energization and the current value are set in advance as welding conditions, the current value may be sequentially changed by feedback control during energization.
  • the pre-energization period and the post-energization period are determined based on the preset welding current value.
  • the pressing force measurement unit 13 detects at least the torque of the servomotor 14 during the energization period, the rotation speed of the servomotor 14 , and the like, and outputs them to the control unit 11 .
  • the torque of the servomotor 14 and the rotation speed of the servomotor 14 during the welding period including the initial pressurization time, the energization period, and the pressurization force maintenance time, as well as the energization period are detected, and the control unit 11 detects Output.
  • the servomotor 14 drives (lowers) the movable electrode 16a to press the steel plates 100a and 100b with the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b.
  • the energizing section 15 energizes the movable electrode 16 a and the fixed electrode 16 b under the control of the control section 11 .
  • the overlapping surfaces of the steel plates 100a and 100b are heated and melted via the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b.
  • the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b sandwich two or more steel plates (for example, the steel plates 100a and 100b shown in FIG. 4) that are superimposed, and energize the superimposed surfaces to heat and melt the superimposed surfaces.
  • the input unit 17 can be operated by an operator, and the operator uses the input unit 17 to input various information (for example, the upper limit value of the displacement speed of the movable electrode 16a).
  • control unit 11 performs the following processing. That is, the control unit 11 sets the welding period including the initial pressurization time, the energization period, and the pressurization force maintenance time. During the initial pressurization time, the controller 11 controls the servomotor 14 so that the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b pressurize the steel plates 100a and 100b with a constant pressurizing force. Specifically, the control unit 11 outputs drive start information to the servo motor 14 . The servo motor 14 starts driving based on the driving start information. As a result, the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b push the steel plates 100a and 100b.
  • the pressing force measurement unit 13 detects torque of the servomotor 14 at this time and outputs measurement information to the control unit 11 . Based on the obtained measurement information and the data stored in the storage unit 12 (data indicating the correlation between the torque of the servomotor and the pressure applied by the electrodes), the control unit 11 controls the pressure applied by the servomotor 14 to a predetermined value.
  • the torque of the servomotor 14 is controlled so that That is, the control unit feeds back the difference value between the pressure measured by the electrode measured by the pressure measuring unit 13 and the set pressure (set value of the pressure) to the servo motor 14, and sets the measured pressure. Feedback control is performed so that the applied pressure is kept near.
  • the pressing force measurement unit 13 detects the rate of change of the rotation speed and torque of the servomotor 14 and outputs measurement information to the control unit 11 .
  • the control unit 11 specifies the displacement speed of the movable electrode 16a based on the data stored in the storage unit (data indicating the correlation between the rate of change of the rotation speed and torque of the servomotor 14 and the displacement speed of the electrode).
  • the controller 11 controls the servomotor 14 so that the specified displacement speed of the movable electrode 16a does not exceed the upper limit of a preset displacement speed (here, electrode approach speed (falling speed)). feedback control.
  • the control unit 11 adjusts the rotation speed of the servo motor 14 so that the descending speed of the electrode is equal to or less than the upper limit. Recalculate. Then, the control unit 11 drives the servomotor 14 at the calculated rotational speed. On the other hand, the controller 11 keeps the servomotor 14 driven when the specified descending speed of the electrode is equal to or lower than the preset upper limit value.
  • the controller 11 keeps the servomotor 14 driven when the specified descending speed of the electrode is equal to or lower than the preset upper limit value.
  • the upper limit of the lowering speed is preset within the range of 12.0 mm/s or less.
  • it may be, for example, 10.0 mm/s or less, 8.0 mm/s or less, or 6.0 mm/s.
  • the upper limit value may be set to different values in the first half of energization and the latter half of energization.
  • the upper limit value in the latter period of energization is smaller than the upper limit value in the first period of energization.
  • the upper limit value can be arbitrarily set within the above range by an operator's input operation (input operation using the input unit 17).
  • this upper limit may be determined, for example, by performing a preliminary test or the like. That is, test pieces corresponding to the steel plates 100a and 100b are prepared and spot-welded. At this time, the descending speed of the movable electrode 16a when the expulsion occurs may be specified, and this may be set as the upper limit value. "Presence or absence of expulsion" can be confirmed, for example, by visually observing the welding phenomenon during the energization period. When splashing occurs, fine molten metal is scattered from the weld (more specifically, from the gap between the steel sheets) from the gap between the steel sheets, so it can be easily confirmed by visual inspection. The upper limit may be determined not by the presence or absence of expulsion, but by test results such as the magnitude of indentation obtained in a preliminary test, the strength of the welded joint, and the resistance to LME cracking, if necessary.
  • the initial period of energization is a period in which a good contact state is formed between the steel plates and between the steel plate and the electrode.
  • the controller 11 controls the descending speed to be equal to or less than the upper limit. Feedback control is performed so that Since the latter period of energization is a period in which expulsion is likely to occur, it is desirable to set the lowering speed to be slow to prevent excessive indentation.
  • the molten metal scatters from the nugget edge to the surroundings due to the expansion of the molten diameter (nugget diameter), and the pressure reaction force of the electrode decreases sharply.
  • the movable electrode 16a is slowly lowered (that is, the controller 11 controls the lowering speed of the movable electrode 16a to The servomotor 14 is feedback-controlled so that the preset upper limit is not exceeded.). Then, the nugget is solidified while the movable electrode 16a is slowly lowered. Therefore, indentation can be reduced.
  • the steel sheets 100a and 100b are zinc-based plated high-strength steel sheets, it is possible to suppress the occurrence of LME cracks.
  • the electrode driving device is an air cylinder instead of the servomotor 14, the capacity of the air cylinder is set low to lower the responsiveness of the electrode displacement and lower the displacement speed (that is, 12.0 mm/ s or less). If it is difficult to adjust the displacement speed of the movable electrode 16a to 12.0 mm/s or less even by adjusting the air cylinder capacity, the servo motor 14 may be used instead of the air cylinder. Also in the control using the servomotor 14, by setting the responsiveness of the servomotor to a lower value without sequentially calculating the descending speed, the descending speed can be set to a specified value (i.e., below the upper limit of the descending speed described above). value). If necessary, the spot welding device in which the electrode driving device is an air cylinder may be excluded.
  • the control unit 11 performs the above-described constant feedback control of the applied pressure during the applied pressure maintenance time.
  • the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b press the steel plates 100a and 100b with a constant pressing force. This makes it possible to suppress LME cracking. It should be noted that expulsion may occur even during the time that the applied pressure is maintained after the end of energization, and the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b may push the steel plates 100a and 100b abruptly.
  • control unit 11 performs feedback control of the displacement speed of the movable electrode 16a described above (control to maintain the displacement speed of the movable electrode 16a at the upper limit value or less) even during the pressing force maintenance time after the end of the energization.
  • the problem associated with the lowering of the descent speed described in the latter part of this paragraph has been widely known, and the lower limit has been conventionally restricted. Therefore, in the present invention, it is not necessary to restrict the lower limit of the descending speed.
  • the lower limit of the descending speed may be restricted based on conventional knowledge. For example, it may be 1.0 mm/s or more, 1.8 mm/s or more, or 2.5 mm/s or more. If the lowering speed is too small, the displacement of the electrode will not be able to follow the fluctuations in the applied pressure due to thermal contraction at the end of the energization, which may lead to increased expulsion during welding and internal defects in the weld metal.
  • the responsiveness of the electrode pressurization is extremely small, the pushing action of the electrode is delayed when the steel sheet softens in the first half of the latter half of the energization, and the electrode pressurization becomes too low, resulting in a decrease in the contact area between the tip of the electrode and the steel sheet surface. , there is a possibility that nugget formation failure may occur due to local heat generation on the steel plate surface.
  • a welding period including an initial pressure time, an energization period, and a pressure maintenance time is determined in advance by a preliminary test.
  • the energization pattern, pressure, etc. are also determined.
  • the steel sheets to be joined are superimposed and actually spot-welded to form a nugget. Then, each parameter described above is determined so that the nugget diameter and the like have desired values.
  • the control unit 11 controls the servomotor 14 so that the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b pressurize the steel plates 100a and 100b with a constant pressurizing force. Specifically, the control unit 11 outputs drive start information to the servo motor 14 . The servo motor 14 starts driving based on the driving start information. As a result, the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b push the steel plates 100a and 100b. The pressing force measurement unit 13 detects torque of the servomotor 14 at this time and outputs measurement information to the control unit 11 .
  • the control unit 11 Based on the obtained measurement information and the data stored in the storage unit 12 (data indicating the correlation between the torque of the servomotor and the pressure applied by the electrodes), the control unit 11 keeps the pressure applied by the servomotor 14 constant. , the torque of the servo motor 14 is controlled. That is, the control unit feeds back to the servo motor 14 the difference value between the measured pressure measured by the pressure measuring unit 13 and the set pressure.
  • step S ⁇ b>20 the control unit 11 outputs energization start information to the energization unit 15 .
  • the energization unit 15 starts energizing the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b according to a preset energization pattern (energization pattern for obtaining a desired nugget or the like).
  • the energization unit 15 outputs heat input information regarding the amount of heat input (here, the current value is integrated over the energization period) to the control unit 11 .
  • the control unit 11 identifies the first half of the energization and the latter half of the energization based on the heat input information.
  • control unit 11 may define the period from the start of energization to the time when 1 ⁇ 3 of the total heat input is performed as the first energization period, and the remaining period as the latter energization period.
  • the method of classifying the first period of energization and the latter period of energization is not limited to this method.
  • step S ⁇ b>30 the pressing force measurement unit 13 detects (senses) the torque of the servomotor 14 and outputs measurement information to the control unit 11 .
  • step S40 the control unit 11 controls the pressure applied by the servomotor 14 based on the obtained measurement information and the data stored in the storage unit 12 (data indicating the correlation between the torque of the servomotor and the pressure applied by the electrodes). identify.
  • the control unit 11 compares the pressure applied by the servomotor 14 with a preset pressure (set pressure, pressure for obtaining a desired nugget, etc.).
  • step S50 the control unit 11 sets the output value of the servomotor 14 so that the difference between the pressing force of the servomotor 14 and the preset pressing force becomes zero (that is, the two match). Calculate. That is, the control unit 11 controls the torque of the servomotor 14 so that the pressure applied by the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b is constant.
  • step S60 the control unit 11 compares the energization period with a predetermined time (time for obtaining a desired nugget, etc.), and when it is determined that the energization period has reached the predetermined time, the process proceeds to step S80. , the process proceeds to step S70 if it is determined that the value has not been reached. It can also be determined whether or not the amount of heat input to the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b matches a preset total amount of heat input. If the control unit 11 determines that the amount of heat input to the movable electrode 16a and the amount of heat input to the fixed electrode 16b match the preset total amount of heat input, the control unit 11 proceeds to step S80. Proceed to step S70.
  • a predetermined time time for obtaining a desired nugget, etc.
  • step S ⁇ b>70 the applied force measurement unit 13 detects the rate of change of the rotation speed and torque of the servomotor 14 and outputs measurement information to the control unit 11 .
  • the control unit 11 specifies the displacement speed of the movable electrode 16a based on the data stored in the storage unit (data indicating the correlation between the rate of change of the rotation speed and torque of the servomotor 14 and the displacement speed of the electrode).
  • the control unit 11 feedback-controls the servomotor 14 so that the identified downward speed of the movable electrode 16a does not exceed a preset upper limit value.
  • the control unit 11 controls the servo motor so that the lowering speed of the movable electrode 16a is equal to or lower than the upper limit value. 14 recalculate the rotational speed. Then, the control unit 11 drives the servomotor 14 at the calculated rotational speed. On the other hand, the controller 11 keeps the servomotor 14 driven when the specified downward speed of the movable electrode 16a is equal to or lower than the preset upper limit value. After that, the spot welding device 10 returns to step S30.
  • the distance between the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b may be directly measured, and the displacement speed of the movable electrode 16a may be obtained from the measured distance.
  • the displacement speed of the movable electrode 16a is specified based on the data stored in the storage unit of the control unit 11, in addition to outputting measurement information to the control unit 11 of the rate of change of the rotation speed and torque of the servomotor 14. is no longer necessary.
  • step S80 the control unit 11 terminates the energization period.
  • step S90 the pressure maintaining time is processed. Also in this step, it is desirable to perform the above-described constant feedback control and displacement speed (lowering speed) control (processing of steps S30 to S70). Specifically, the control unit 11 performs the processes of steps S30 to S50 in parallel with the process of step S90.
  • step S90-1 the control unit 11 determines whether or not a predetermined time has passed. If it is determined that the predetermined time has passed, the process proceeds to step S90-2 and ends the pressure maintaining time process. If the control unit 11 determines in step S90-1 that the predetermined time has not passed, the process proceeds to step S90-3 to perform the same processing as in step S70. After that, the control unit 11 returns to step S90.
  • the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b press the steel plates 100a and 100b with a constant pressing force. This makes it possible to suppress LME cracking.
  • step S100 the controller 11 opens the movable electrode 16a and the fixed electrode 16b.
  • the spot welding device 10 ends the welding process by the above process.
  • the energization conditions for the energization period are not particularly limited, the current value may be 5 to 12 kA, the applied pressure may be 3 to 8 kN, and the energization period may be 15 to 100 ms. Specific values may be determined by preliminary tests as described above.
  • the above-described method is an example, and the above-described method may be changed as long as it is a spot welding method that limits the upper limit of the electrode approach speed.
  • FIG. 7(a) is a graph showing the electrode position, current value, and voltage value at each point in the welding period in the prior art (that is, the technology that does not limit the upper limit of the lowering speed).
  • FIG. 7(b) is a graph showing the electrode position, current value, and voltage value at each point in the welding period in this embodiment.
  • the electrode position indicates the position of the upper electrode (when the upper electrode is the movable electrode 16a and the lower electrode is the fixed electrode 16b as shown in FIG. 4).
  • Position 0 is the position where the electrodes are in (direct) contact (without multiple steel plates).
  • the upper electrode rises at the initial stage of energization, but at the end of the latter period of energization, scattering occurs and the upper electrode rapidly descends.
  • the final electrode push-in amount with respect to the original plate thickness also increases.
  • the descending speed at the time of occurrence of expulsion is reduced, and the final pushing-in amount of the electrode is also reduced.
  • the movable electrode 16a is slowly lowered even if the pressurizing reaction force of the steel plates 100a and 100b suddenly decreases at the end of the latter half of the energization. Then, the nugget is solidified while the movable electrode 16a is slowly lowered. Therefore, indentation can be reduced. As a result, even if one or both of the steel sheets 100a and 100b are zinc-based plated high-strength steel sheets, it is possible to suppress the occurrence of LME cracks.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the spot-welded joint 100 taken along a plane passing through the center of the nugget 120 and parallel to the thickness direction of the spot-welded joint 100.
  • FIG. FIG. 10 is an X-ray image obtained by radiographing the weld from the surface of the steel plate.
  • the spot welded joint 100 comprises steel plates 100 a, 100 b and a weld 110 . Although two steel plates 100a and 100b are spot-welded in FIG. 8, three or more steel plates may be spot-welded.
  • the steel plates 100a and 100b are steel plates similar to the steel plates described above. At least one of the steel plates 100a and 100b may be a steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more. Both may be steel plates having a tensile strength of 980 MPa or more. In particular, when a plurality of steel sheets having a tensile strength of 980 MPa or more are overlapped and spot-welded, a larger nugget diameter is often required in order to achieve higher joint strength. Therefore, hereinafter, a spot-welded joint having a larger nugget diameter manufactured by overlapping and spot-welding a plurality of steel plates having a tensile strength of 980 MPa or more will be described.
  • the welded portion 110 is a portion joined by the spot welding device 10, and includes a nugget 120 and concave steel plate portions (concave portions) 110a and 110b above and below it. Furthermore, a scattering portion 200 is formed in the vicinity of the nugget 120 .
  • the steel plates 100a and 100b both have a tensile strength of 980 MPa or more. Further, when three or more steel plates are spot-welded, at least two steel plates have a tensile strength of 980 MPa or more.
  • the nugget diameter (in the cross section shown in FIG. 8, the diameter of the nugget 200 passing through the center of the nugget 200 and extending in a direction perpendicular to the thickness direction of the welded portion 110; see FIG. 9) is the smallest of the steel plates 100a and 100b.
  • 5.0 when the plate thickness (when three or more steel plates are spot-welded, the smallest plate thickness among a plurality of steel plates with a tensile strength of 980 MPa or more) is t (mm) ⁇ t (mm) or more.
  • it is 5.5 ⁇ t (mm) or more.
  • the thickness of the thinnest steel sheet is not defined as t (mm), but the smallest among steel sheets that play a role as a strength member of welded joints (for example, high-strength steel sheets with a tensile strength of 980 MPa or more).
  • the plate thickness is t (mm)
  • the nugget diameter is 5.0 ⁇ t (mm) or more or 5.5 ⁇ t (mm) or more.
  • the spot welded joint 100 according to the present embodiment includes a relatively large nugget 120 . When such a large nugget 120 is formed in the welded portion 110, expulsion 200 is likely to occur.
  • a pressure contact diameter can also be defined as a length similar to the nugget diameter.
  • the pressure contact diameter is the diameter of the pressure contact portion 121 .
  • a pressure contact portion 121 is formed around the nugget.
  • the solid metal forming the steel plates 100a and 100b is plastically flowed and press-contacted with each other.
  • the pressure contact diameter is the length of a line segment that passes through the center of the nugget and connects the ends of the pressure contact portion 121 (the ends are formed in the gaps) (see FIG. 9).
  • spot welding may be performed with a large current or a large heat input. For example, a nugget diameter of 5.0 ⁇ t (mm) or more or 5.5 ⁇ t (mm) or more is obtained. A spot welding method for this can be easily obtained by performing a preliminary test or the like.
  • the minimum thickness of the spot welded joint 100 (minimum thickness of the welded portion 110) (specifically, the length of the line connecting the bottoms of the recessed portions 110a and 110b) is the thickness of the steel plates 100a and 100b. 0.70 times or more the total thickness (the total thickness of three or more steel plates when spot welding three or more steel plates).
  • the minimum thickness of the spot-welded joint 100 is 0.73 times or more the sum of the thicknesses of the steel plates 100a and 100b (the sum of the thicknesses of these steel plates when three or more steel plates are spot-welded), It may be 75 times or more, 0.78 times or more, 0.81 times or more, or 0.84 times or more.
  • the minimum thickness of the welded portion 110 is the minimum thickness of the surface of the welded portion 110 and the rear surface of the welded portion 110 in the direction perpendicular to the contact surface of the steel plate 100b.
  • a specific measuring method is as follows. That is, the minimum thickness of the spot-welded joint 100 (minimum thickness of the welded portion 110) is defined as the minimum thickness that is displayed when the front and back surfaces of the thick mark of the welded portion 110 are sandwiched between caliper gauges. For example, in welding two steel plates, the minimum distance from the surface of the upper steel plate indentation to the back surface of the lower steel plate indentation, and in welding three or more steel plates, the minimum distance between the front and back surfaces of the indentation is the minimum distance of the welded joint. thickness.
  • indentation is suppressed to be small, so even if the nugget diameter is 5.0 ⁇ t or more, the minimum thickness of the spot-welded joint 100 can be made sufficiently thick. In other words, the recesses 110a and 110b are shallow.
  • the upper limit of the minimum thickness of the spot-welded joint 100 is not particularly limited, from the viewpoint of ensuring the joint strength between the steel plates 100a and 100b, it is 0.95 times or less the total thickness of the steel plates 100a and 100b. It may be 0.90 times or less or 0.88 times or less.
  • the area of the splash portion 200 is 30 to 160% of the area of the pressure contact portion 121.
  • the scattering area ratio is obtained by the following method. First, a planar view X-ray transmission image is acquired.
  • FIG. 10 shows an example of a planar view X-ray transmission image.
  • the dark-colored substantially circular portion is the nugget 120 .
  • a pressure contact portion 121 is formed around the nugget 120 , and a separation portion 200 extends from the pressure contact portion 121 .
  • a straight line that passes through the center of the nugget and minimizes the nugget diameter is determined from this X-ray transmission image.
  • the spot-welded joint is cut, machined, and polished so that the plane including the determined straight line and the plate thickness direction becomes the observation plane.
  • the cut surface is observed, and the pressure contact diameter, which is the diameter of the pressure contact portion 121, is measured.
  • the nugget diameter is also determined by observing the cross section.
  • the area of the scattered part 200 is obtained based on the X-ray transmission image. It should be noted that the area of the scattering portion is obtained by obtaining the area of the region surrounded by the scattering and the pressure contact portion from the X-ray transmission image and subtracting the above-described pressure contact portion area from that area.
  • the area of the scattering portion 200 is divided by the area of the pressure contact portion 121, and the value obtained by this division is defined as the scattering area ratio.
  • the area of the scattering portion 200 is suppressed to 160% or less of the area of the pressure contact portion 121 .
  • the scattered area ratio of the spot-welded joint may be 140% or less, 120% or less, 100% or less, 80% or less, 70% or less, 60% or less, or 55% or less. If necessary, the scattering area ratio may be 35% or more, 40% or more, 45% or more, or 50% or more.
  • the spot welded joint 100 has no cracks.
  • the absence of cracks means that there are no cracks or cavities in the X-ray inspection and visual inspection of the cross section (including the straight line passing through the center of the nugget and the plate thickness direction).
  • the steel plate is a high-strength steel plate A (CR1180 steel, plate thickness 1.6 mm) with a tensile strength of 1180 MPa class (1180 to 1330 MPa), Hot dip galvanized steel sheet B (GA980 steel, plate thickness 1.6 mm) with a tensile strength of 980 MPa class (980 to 1130 MPa), Hot dip galvanized steel sheet C (GA270 steel, plate thickness 0.6 mm) with a tensile strength of 270 MPa class (270 to 330 MPa), Hot-dip galvanized steel sheet D (GI980 steel, plate thickness 1.2 mm) with a tensile strength of 980 MPa class (980 to 1130 MPa), A hot-stamped body E (thickness: 2.0 mm) using a hot-dip Al-plated steel sheet with a tensile
  • the set of steel plates was pressurized with the pressurization shown in Table 1 for 0.5 s and 0.2 s, respectively.
  • the electrode approach speed of the movable electrode was controlled to 12.0 mm/s or less during the pressing force maintenance time.
  • the preliminary energization + main energization pattern was also implemented.
  • the conditions of the main energization are as shown in Table 1, the welding current of the preliminary energization was 9 kA, the welding time was 40 ms, and the applied pressure was the same as that of the main energization.
  • the conditions for preliminary energization were 9 kA and 40 ms.
  • welding current indicates the value of the current passed between the electrodes during the energization period.
  • the current value here is that the nugget diameter is 5.0 ⁇ t (t: the minimum plate thickness (mm) among the plate thicknesses of a plurality of steel plates to be spot-welded) (5.0 in Examples 7 and 8). 5 ⁇ t, and 4.0 ⁇ t in Inventive Example 9 and Comparative Example 5).
  • Applied pressure indicates the set applied pressure applied to the set of steel plates during the welding period.
  • Yielding time indicates the length of the energization period.
  • Gap means a gap between steel sheets in the overlapping surfaces of the steel sheets (portion to be spot-welded).
  • the electrode approach speed upper limit value VD in Table 1 is the upper limit value set for the lowering speed of the movable electrode, and the upper limit values of the energization period and the pressing force maintenance time are described.
  • An example with a numerical value enclosed in parentheses is an example in which no upper limit value is set, and the maximum actual value of the electrode approach speed is described in parentheses.
  • the "original plate thickness ratio of the weld thickness” is a value obtained by dividing the minimum value (mm) of the thickness of the weld by the total thickness of the steel plate before welding, and is a parameter corresponding to indentation.
  • a passing level is 0.70 or more, which means less decrease in strength.
  • the peel strength is the maximum load until the test piece breaks, measured by a cross tension test described in JIS Z 3137:1999. In this example, 4.0 kN or more is the acceptable level. A higher peel strength is preferable, for example, 5.0 kN or more is more preferable.
  • the presence or absence of "LME cracking" was determined by cutting the spot-welded joint into a suitable size and observing the cross section cut across the nugget with an optical microscope.
  • the "explosion area ratio", "the original plate thickness ratio of the weld zone thickness” and “peel strength” were acceptable levels, and no LME cracks were confirmed.
  • the invention example 1 is an example corresponding to the upper limit of the electrode approach speed.
  • Inventive example 2 is an example corresponding to the vicinity of the (preferred) lower limit of the electrode approach speed.
  • Inventive Example 3 is an example in which the applied pressure was actually measured during the applied pressure maintenance time.
  • Inventive example 4 is an example in which no expulsion occurred because the gap between the sheets was crushed by the preliminary energization. Also, since the upper limit of the electrode approach speed is low, the indentation is small.
  • Invention Example 5 is an example of low pressure conditions.
  • Invention Example 6 is an example of high pressure conditions.
  • Invention Examples 7 and 8 are examples in which the nugget diameter exceeds 5.5 ⁇ t.
  • three steel plates were spot-welded. Even when such a large nugget was formed, the indentation was small and no LME cracks were observed.
  • Inventive Example 9 is an example in which the nugget diameter is approximately 4.0 ⁇ t. Even when the nugget diameter was thus small, the target peel strength of 4.0 kN or more could be ensured, but the peel strength was slightly lower than that of the other invention examples and was less than 5.0 kN.
  • Inventive Example 10 is an example in which expulsion occurred during the time period during which the pressing force was maintained.
  • the electrode approach speed of the movable electrode was controlled to 12.0 mm/s or less even during the pressing force maintenance time, so the indentation was reduced and no LME cracks were observed.
  • Invention Examples 11 and 12 are examples in which the plate thickness of the steel plate is changed. Good results were obtained even with the plate thicknesses used in Inventive Examples 11 and 12.
  • Invention Example 13 is an example of low gun rigidity.
  • the electrode approach speed of the movable electrode is controlled based on the data showing the correlation between the rotation speed and torque change rate (time change rate) of the servomotor 14 and the electrode approach speed. (That is, control is performed considering the deflection of the gun). Therefore, the indentation was reduced and no LME cracks were observed.
  • Invention Examples 14 and 15 are examples in which large nuggets were formed. Also in these examples, the indentation was reduced and no LME cracks were observed.
  • Comparative Examples 1 to 8 will be examined.
  • pressure was applied using an air cylinder without setting the upper limit of the electrode approach speed.
  • the maximum electrode approach speed of the movable electrode was 21.7 mm/s. Therefore, the "original plate thickness ratio of the weld zone thickness" was reduced (in other words, the indentation was increased).
  • the "peel strength” also became a particularly low value. LME cracking was also confirmed.
  • Comparative Example 2 LME cracking occurred because the upper limit of the electrode approach speed exceeded 12.0 mm/s. The "original plate thickness ratio of the welded part thickness" was also at the unacceptable level.
  • Comparative Example 3 is an example in which the upper limit of the electrode approach speed during the energization period exceeded 12.0 mm/s. Since the preliminary energization was performed, the scattering could not be visually confirmed. However, scattering was observed by X-ray observation. In addition, since the electrode approaching speed increased in the latter half of the energization, the "ratio of the original plate thickness to the thickness of the welded portion" decreased (in other words, the indentation increased). Furthermore, LME cracking also occurred.
  • Comparative Example 4 is an example in which the upper limit of the electrode approach speed was not set. Although no LME cracks were observed, the "ratio of the thickness of the weld zone to the original plate thickness" became small (in other words, the indentation became large), and the peel strength was at the unacceptable level. Comparative Example 5 is an example in which the nugget diameter is aimed at 4 ⁇ t. Also in this example, the electrode approach speed during the energization period exceeds 12.0 mm/s. For this reason, LME cracking was observed, the "ratio of the thickness of the weld zone to the original plate thickness" decreased (in other words, the indentation increased), and the peel strength was also at the unacceptable level.
  • Comparative Example 6 is an example in which expulsion occurred during the pressing force maintenance time.
  • Comparative Example 6 since the upper limit of the electrode approach speed was large, the movable electrode descended at a high speed along with the occurrence of expulsion. As a result, the "ratio of the thickness of the welded portion to the original sheet thickness" became small (in other words, the indentation became large), and the peel strength was at the unacceptable level.
  • Comparative Example 7 the upper limit of the electrode approach speed exceeds 12.0 mm/s. For this reason, the "ratio of the original plate thickness to the thickness of the weld zone" became small (in other words, the indentation became large), and LME cracking was observed.

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Abstract

このスポット溶接装置は、一対の電極により重ね合わせた複数の鋼板を挟み、加圧しつつ、通電することにより、前記複数の鋼板をスポット溶接することができるスポット溶接装置であって、通電開始から通電終了までの間において、前記一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接装置である。

Description

スポット溶接装置、スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法
　本発明は、スポット溶接装置、スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法に関する。
　本願は、２０２２年２月９日に、日本に出願された特願２０２２－０１８７６４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　例えば特許文献１及び２に記載されている通り、加圧力制御を行うスポット溶接装置が知られている。スポット溶接装置を用いたスポット溶接継手の製造方法では、対向する一対の電極で板組を挟み込み、当該電極を用いた通電加熱によって鋼板重ね面を加熱及び溶融し、鋼板重ね部の界面付近に溶融凝固した部分（ナゲット）を形成させることで鋼板同士を接合する（図１）。近年、高強度鋼板の適用拡大に伴い継手強度の向上が必要となり、大きなナゲット径での溶接が求められるようになってきた。
特開平７－９６３７６号公報 特開２００１－３００７３８号公報
　しかし、ナゲット径を拡大すると鋼板重ね面のナゲット端部から鋼板が局部的に過熱され溶融飛散されやすくなる（図２）。溶融飛散した金属は、スポット溶接時の「散り」と呼ばれ、溶接品質低下の原因となる。なお、「散りの有無」は、通電期間の溶接現象を目視検査することによって確認することができる。散り発生時は溶接部から（より具体的には鋼板同士の隙間から）微小な溶融金属が飛散するため、目視検査によって容易に確認できる。散りが発生すると、鋼板内部の溶融金属が減少するため、電極による鋼板表面の押し込み量が大きくなり、鋼板表面に大きな凹み（インデンテーション）が生じる。この凹みによってナゲット周辺の鋼板の肉厚が減少するため、継手強度が低下する。また、凹み部には大きな引張応力が発生するため、鋼板を亜鉛めっき鋼板とした場合に液体金属脆化（ＬＭＥ）割れが発生することがある。
　散りを抑制してインデンテーションを小さくすることができれば、継手強度の低下やＬＭＥ割れを抑制することができるが、鋼板間の隙間（板隙）や加圧電極の傾き（打角）、板端部への溶接打点などの実生産時の様々な施工外乱を踏まえると、完全に散りを防止することは困難である。一方で、散りが発生してもインデンテーションを小さくすることができれば、継手強度の低下や亜鉛めっき鋼板のスポット溶接継手でのＬＭＥ割れを抑制することができる。
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ナゲット径を大きくする場合であっても、インデンテーションを小さくし、ひいては溶接継手の強度を高め、亜鉛めっき鋼板のスポット溶接継手でのＬＭＥ割れを防止することが可能な、スポット溶接装置、スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手及びスポット溶接継手の製造方法を提供することにある。
　標準的なスポット溶接プロセスでは、通電開始により鋼板内部の熱膨張によって板厚が増加するため、通電前期では、電極の加圧反力が増加し、電極は鋼板から離れる方向に変位する（図３（ａ））。通電後期では、鋼板内部の加熱領域が拡大するため鋼板が軟化し、ナゲットが成長し、電極の加圧反力が低下する。このため、電極が互いに接近しながら鋼板を押し込む（図３（ｂ））。更に溶接後期の終盤では、溶融径（ナゲット径）の拡大によって溶融金属がナゲット端部から周囲に散りとなって飛散し、電極の加圧反力が急減し、電極が急速に鋼板を押し込み、大きなインデンテーションと大きな散りが発生する（図３（ｃ））。そこで、発明者は、散り発生時の電極の変位速度（電極接近速度）を低下させることにより、電極が鋼板表面を強く押し込む前にナゲットを凝固させることができれば、インデンテーションと散りの低減が可能になると考えた。
　従来の電極加圧の制御方法は、溶接現象の安定性を目的に、電極加圧の応答性を高くするものがほとんどであった。例えば、電極加圧の応答性が極度に小さいと、通電後期の前半の鋼板軟化時に電極の押し込み動作が遅れ、電極加圧力が低くなりすぎて電極先端と鋼板表面との接触面積が低下し、鋼板表面での局所発熱によるナゲット形成不良が生じる。このため、電極加圧の応答性を高めて通電期間中の加圧力を一定に保つことが従来手法のトレンドであった。
　このような従来技術を適用して電極加圧の応答性を高めると、電極加圧力は設定値に一定に保たれるが、上述の通り、鋼板の軟化時や散り発生時に急速に電極で鋼板の表面を押しつぶすため、凹みの拡大を招き、インデンテーションが発生する結果となる。つまり、前記の発明者が考えた電極近接速度を低下させるというアイディアは、従来手法とは全く異なるものである。
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の要旨は以下である。
（１）一対の電極により重ね合わせた複数の鋼板を挟み、加圧しつつ、通電することにより、前記複数の鋼板をスポット溶接することができるスポット溶接装置であって、
　通電開始から通電終了までの間において、前記一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接装置。
　ここで、「一対の電極が互いに接近する速度」は、一対の電極が後述する実施形態の様に可動電極と固定電極で構成される場合、可動電極の移動速度または変位速度と言い換えることができる。特に、可動電極が固定電極の上方に位置している場合、「一対の電極が互いに接近する速度」は、可動電極の下降速度と言い換えることができる。
（２）通電終了から加圧力維持時間の終了までの間において、前記速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、（１）に記載のスポット溶接装置。
（３）対向する一対の電極により重ね合わせた複数の鋼板を挟み、加圧しつつ、通電することにより、前記複数の鋼板をスポット溶接するスポット溶接装置の制御方法であって、
　通電開始から通電終了までの間において、前記一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接装置の制御方法。
（４）通電終了から加圧力維持時間の終了までの間において、前記速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、（３）に記載のスポット溶接装置の制御方法。
（５）引張強さが９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより製造されたスポット溶接継手であって、前記引張強さ９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板の最小の厚さをｔとしたときに、前記スポット溶接により形成されたナゲット径が５．０√ｔ以上であり、
　前記スポット溶接継手の最小厚さが、前記複数の鋼板の厚さの合計の０．７０倍以上であり、
　溶接部のＸ線透過画像で測定された散り部の面積が、圧接部の面積の３０～１６０％であることを特徴とするスポット溶接継手。
（６）前記ナゲット径が５．５√ｔ以上であることを特徴とする、（５）に記載のスポット溶接継手。
（７）前記スポット溶接継手に割れがないことを特徴とする、（５）または（６）に記載のスポット溶接継手。
（８）前記スポット溶接継手の最小厚さが、前記複数の鋼板の厚さの合計の０．９０倍以下であることを特徴とする（５）～（７）の何れか１項に記載のスポット溶接継手。
（９）（５）～（８）の何れか１項に記載のスポット溶接継手の製造方法であって、
　通電開始から通電終了までの間において、スポット溶接装置に備わる一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接継手の製造方法。
（１０）通電終了から加圧力維持時間の終了までの間において、前記速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、（９）に記載のスポット溶接継手の製造方法。
　本発明の上記観点によれば、ナゲット径を大きくする場合であっても、インデンテーションを小さくし、ひいては溶接継手の強度を高め、亜鉛めっき鋼板のスポット溶接継手でのＬＭＥ割れを防止することが可能となる。
ナゲット及びその周辺の構造を示す側断面図である。 インデンテーションの例を示す側断面図である。 通電期間における電極の変位を示す側断面図である。 本実施形態に係るスポット溶接装置の外観を示す側面図である。 本実施形態に係るスポット溶接装置の機能ブロック図である。 本実施形態に係るスポット溶接装置による処理の手順を示すフローチャートである。 従来技術と本実施形態の溶接期間を対比して示すグラフである。 本実施形態に係るスポット溶接継手の概略構成を示す断面図である。 Ｘ線断面画像の一例である。 平面視のＸ線透過画像の一例である。
　次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「スポット溶接」、「溶接時間」、「初期加圧時間」、「加圧力維持時間」、「ナゲット」、「ナゲット径」および「圧痕」の定義はＪＩＳ　Ｚ３００１－６：２０１３「溶接用語－第６部：抵抗溶接」による。具体的には以下の通りである。
・「スポット溶接（spot welding）」：重ね合わせた母材を、先端を適正に整形した電極の先端で挟み、比較的小さい部分に電流及び加圧力を集中して局部的に加熱し、同時に電極で加圧して行う抵抗溶接。
・「溶接時間（weld time または welding time）」：抵抗溶接において電流を通じる時間。ウェルドタイムともいう。
・「初期加圧時間（squeeze time）」：重ね抵抗溶接において、電極加圧指令信号を出してから、溶接電流を流し始めるまでの時間。スクイズ時間ともいう。
・「加圧力維持時間（force maintenance time）」：加圧力があらかじめ決められた値に維持されている時間。加圧力の立ち上がり時間及び降下時間は省く。
・「散り（expulsion または splash）」：重ね抵抗溶接において、母材が局部的に過熱されて溶融飛散する現象又はその金属
・「ナゲット（nugget）」：重ね抵抗溶接において、溶接部に生じる溶融凝固した部分
・「ナゲット径（nugget diameter）」：スポット溶接部又はプロジェクション溶接部の断面試験によって接合界面で測定されるナゲット部の直径。
・「圧痕（indentation）」：重ね抵抗溶接において、溶接の結果、電極チップ及び円板電極によって生じた母材表面のくぼみ。くぼみともいう。
　本発明者らは、スポット溶接時の散り発生現象およびそれに伴うインデンテーションを詳細に調査したところ、スポット溶接の一対の電極が互いに接近する速度（以下、「電極接近速度」又は「接近速度」ともいう。）を極端に低くしなければ散り発生現象に悪影響を及ぼさないこと、散り発生時の電極接近速度の上限を制限することで、散り発生時のインデンテーション（凹み）を小さくすることが可能となり、その結果、溶接継手の強度を高め、亜鉛めっき鋼板のスポット溶接継手でのＬＭＥ割れを防止できることを見出した。一方で、従来のスポット溶接装置では、発熱による膨張や溶融に伴う加圧時の反力低減などに伴う鋼板の表面間距離の急激な変動に追随し、予め決められた所定の加圧力を維持するため、電極の移動には高い応答性が必要と考えられていた。このため、電極の変位速度（一対の電極が接近又は離れる速度）を非常に高くするものはあっても、電極接近速度を含む電極変位速度を敢えて低速度に設定したものはなかった。本実施形態に係るスポット溶接装置、スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手、及びスポット溶接継手の製造方法は、上記知見の下でなされたものである。本実施形態によれば、特に溶接部（スポット溶接装置によって接合された部分。ナゲットとその上下の凹んだ鋼板部分を含む。）の肩部（溶接部表面凹み部の端部）のＬＭＥ割れの発生を防止でき、健全な継手強度を有する抵抗スポット溶接継手を得ることができる。
＜１．スポット溶接装置の全体構成＞
　まず、図４及び図５に基づいて、スポット溶接装置１０の全体構成について説明する。図４はスポット溶接装置１０の外観を示す側面図であり、図５はスポット溶接装置１０の機能ブロック図である。なお、以下の例ではサーボモータ式のスポット溶接装置である場合を一例として説明するが、電極を駆動する装置はサーボモータに限定されない。他の例としてはエアシリンダー等が挙げられる。また、図４では、接合対象の板組を２枚の鋼板１００ａ、１００ｂとしているが、さらに多くの鋼板を接合させてもよい。鋼板１００ａ、１００ｂの種類も特に制限されない。例えばこれら接合対象の板組のうち、少なくとも一方の表面に配置される鋼板（この例では、鋼板１００ａ、１００ｂのいずれかまたは両方）が引張強さ９８０ＭＰａ以上の亜鉛系めっき高強度鋼板であってもよい。この場合、ＬＭＥ割れが懸念されるが、後述するように、本実施形態によればＬＭＥ割れの発生を抑制することが可能となる。また、鋼板１００ａ、１００ｂの板厚も特に制限されないが、例えば１．２～２．３ｍｍ程度であってもよい。重ね合わせた鋼板の板厚の合計を特に制限する必要はないが、例えば、２．４～５．０ｍｍ又は２．４～４．５ｍｍ程度であってもよい。この場合、本実施形態によれば、凹み量の総和（スポット溶接継手の表裏両面の凹み量の総和）を、重ね合わせた鋼板の板厚（元厚）の合計の３０％以下とすることができる。つまり、スポット溶接継手の最小厚さ（インデンテーション部の鋼板表面間距離の最小値）を、重ね合わせた鋼板の厚さ（元厚）の合計の０．７０倍以上とすることができる。したがって、板厚に対して凹み量の総和を小さくすることができるので、インデンテーションを小さくすることができる。また、鋼板１００ａ、１００ｂ（接合する鋼板が３枚以上となる場合には、これら３枚以上の鋼板）のうち板厚が薄い方（鋼板が３枚以上の場合には、最も薄い鋼板）の板厚をｔ（ｍｍ）としたとき、スポット溶接により形成されたナゲット径を５．０√ｔ（ｍｍ）以上または５．５√ｔ（ｍｍ）以上とすることができる。このように本実施形態では、比較的大きなナゲットを形成する。このような場合、散りが発生しやすく、結果としてインデンテーションが発生しやすい。しかし、本実施形態では、後述するように、スポット溶接時に電極（可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂ）が互いに接近する速度（電極接近速度）を意図的にある特定の値（１２．０ｍｍ／ｓ）以下に制限する。これにより、散りが発生してもインデンテーションを小さくし、凹み量の総和を重ね合わせた鋼板の板厚（元厚）の合計の３０％以下とすることができる。その結果、溶接継手の強度を高め、ＬＭＥ割れを防止することができる。なお、前記のように最も薄い鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）とするのではなく、溶接継手の強度部材としての役割を担う鋼板（例えば、引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板）の中で最小となる板厚をｔ（ｍｍ）とし、ナゲット径を５．０√ｔ（ｍｍ）以上または５．５√ｔ（ｍｍ）以上とする。本実施形態において、スポット溶接に供される鋼板は、平坦な鋼板に限定されない。電極で挟む部分が鋼板形状であれば、スポット溶接が出来る。このため、鋼板形状とは、電極で挟める部分があるということを意味する。具体的には、冷間加工された鋼板（例えば、鋼板をロール又はプレスによる曲げ加工や絞り加工などにより加工された鋼材）、鋼板をホットスタンプ（熱間加熱後のプレス成形）することにより製造された鋼材（ホットスタンプ成形体などということもある。）などであってもよい。
　スポット溶接装置１０は、重ね合わされた２枚以上の鋼板（例えば図４に示す鋼板１００ａ、１００ｂ）をスポット溶接するものであり、制御部１１と、記憶部１２と、加圧力測定部１３と、サーボモータ１４（電極の駆動装置）と、通電部１５と、可動電極１６ａと、固定電極１６ｂと、入力部１７とを備える。スポット溶接装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、加圧力測定装置（例えば、内蔵のロードセルによる加圧力測定やサーボモータの負荷電流による加圧力推定を行う装置）、サーボモータ、通電装置、電極および電極駆動機構、入力装置（キーボード、入力スイッチ等）を備える。スポット溶接装置１０は、これらのハードウェア構成を用いて、上述した制御部１１と、記憶部１２と、加圧力測定部１３と、サーボモータ１４と、通電部１５と、可動電極１６ａと、固定電極１６ｂと、入力部１７とを実現する。
　記憶部１２は、スポット溶接装置１０が行う処理に必要なデータを記憶する。当該データとしては、例えば、サーボモータのトルクと電極による加圧力との相関を示すデータ、サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率と電極の変位速度との相関を示すデータ、制御部１１の動作に必要なプログラム等が挙げられる。ここで、サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率（時間変化率）と電極の変位速度との相関を示すデータについて詳細に説明する。電極の変位速度は、可動電極１６ａの変位速度である。ここで、固定電極１６ｂは固定され、固定電極１６ｂが固定電極１６ｂの上方にあるため、一対の電極を構成する可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂが互いに接近する速度（電極接近速度）は、可動電極１６ａの下降速度と言い換えることもできる。当該データが示すように、サーボモータ１４のトルクの変化率も電極の変位速度に影響を及ぼす。その理由は以下である。可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂのガン（一対の電極を含むフレームを含む。以下同様。）の剛性が低い場合には、これらの電極に強いトルクをかけた時にガンがたわむことがある。そして、散りが発生した時には鋼板１００ａ、１００ｂからの加圧反力が小さくなるのでガンのたわみが解放され、バネのようにガンが伸びる、すなわち可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂが高速で移動する。この結果、サーボモータ１４の回転速度を低速にしても可動電極１６ａの電極接近速度（可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂが互いに接近する速度）が上限値である１２．０ｍｍ／ｓを超える場合がある。これにより、可動電極１６ａが急激に鋼板１００ａ、１００ｂを押し込み、インデンテーションが発生する。
　つまり、サーボモータ１４の回転速度だけを用いた単純なフィードバック制御では、可動電極１６ａの変位速度を正確に特定できない場合がある。そこで、このような場合においては、本実施形態では、サーボモータ１４の回転速度のみならず、トルクの変化率も考慮して可動電極１６ａの変位速度を特定することが好ましい。例えば、散りが発生した瞬間のトルクの急速な低下を検知して、トルクの低下率（時間変化率）が所定の値を超えた場合には、電極の変位速度を小さくする。また、ガン剛性の低下に伴う電極の急速な変位を防ぐためには、サーボモータのトルクが低い状態を維持することが望ましいため、場合によっては、電極の変位速度の方向が上向きとなることもある。スポット溶接装置１０のガンの剛性が高い場合には、前述で（後述の）トルクの変化率も考慮して可動電極１６ａの変位速度を特定する必要はない。
　通電開始から通電終了までの間において、可動電極１６ａの下降速度（電極接近速度）の上限値（ＶＤ）は１２．０ｍｍ／ｓ以下の範囲内である。なお、ここでの下降速度は下向きを正とする。より詳細に説明すると、図４において鉛直下方向が正方向となる。したがって、可動電極１６ａが鋼板１００ａ、１００ｂを押し込む場合、可動電極１６ａは正方向に変位する。この場合、可動電極１６ａの下降速度は正の値を有する。制御部１１は、可動電極１６ａの下降速度と上述した上限値とを比較し、可動電極１６ａの下降速度が上述した上限値である１２．０ｍｍ／ｓを超えないように後述のような制御を行う。また、通電開始から通電終了までの間とは、前述の溶接時間の開始時間から溶接時間の終了時間の間でもある。
　本実施形態では、操作者による入力操作（入力部１７を用いた入力操作）により、当該上限値をさらに低い任意の上限値に任意に設定可能である。前述したガンの剛性に起因する因子などもあり、必要とするインデンテーションの大きさ、溶接継手の強度の高さ、耐ＬＭＥ割れ性に加え、その他の因子（例えば、散りの大きさなど）を考慮し、必要に応じて実施する予備試験結果などを踏まえ、その上限値を１２．０ｍｍ／ｓより小さい速度に制限してもよい。また、本実施形態では、可動電極１６ａの変位速度を通電前期と通電後期とで異なる値としてもよい。例えば、通電前期の下降速度の上限値を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓとし、通電後期の下降速度の上限値を少なくとも８．０ｍｍ／ｓとしてもよい。通電前期、通電後期は可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂから鋼板１００ａ、１００ｂへの入熱量（ここでは、電流値を通電期間で積分したものとする。）で区別される。例えば、通電開始から全入熱量の１／３の入熱を行った時点までを通電前期、残りの期間を通電後期としてもよい。通電の期間や電流値は溶接条件として予め設定されるが、通電中のフィードバック制御で電流値が逐次変更される場合もある。本実施形態では予め設定される溶接電流値の値をもとに通電前期と通電後期を判別した。
　加圧力測定部１３は、少なくとも通電期間中のサーボモータ１４のトルク、及びサーボモータ１４の回転速度等を検出し、制御部１１に出力する。好ましくは、通電期間のみではなく、初期加圧時間、通電期間、および加圧力維持時間を含む溶接期間中のサーボモータ１４のトルク、及びサーボモータ１４の回転速度等を検出し、制御部１１に出力する。サーボモータ１４は、可動電極１６ａを駆動する（下降させる）ことで、鋼板１００ａ、１００ｂを可動電極１６ａ、固定電極１６ｂで加圧する。通電部１５は、制御部１１による制御により可動電極１６ａ、固定電極１６ｂを通電する。これにより、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂを介して鋼板１００ａ、１００ｂの重ね面を加熱し、溶融させる。可動電極１６ａ、固定電極１６ｂは重ね合わされた２枚以上の鋼板（例えば図４に示す鋼板１００ａ、１００ｂ）を挟持し、これらの重ね面を通電することで当該重ね面を加熱し、溶融させる。入力部１７は、操作者による入力操作が可能であり、操作者は、入力部１７を用いて各種情報（例えば可動電極１６ａの変位速度の上限値）を入力する。
　制御部１１は、スポット溶接装置１０の各構成要素を制御するほか、以下の処理を行う。すなわち、制御部１１は、初期加圧時間、通電期間、および加圧力維持時間を含む溶接期間を設定する。初期加圧時間では、制御部１１は、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂが一定の加圧力で鋼板１００ａ、１００ｂを加圧するようにサーボモータ１４を制御する。具体的には、制御部１１は、サーボモータ１４に駆動開始情報を出力する。サーボモータ１４は、駆動開始情報に基づいて、駆動を開始する。これにより、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂが鋼板１００ａ、１００ｂを押し込む。加圧力測定部１３は、この時のサーボモータ１４のトルクを検出し、測定情報を制御部１１に出力する。制御部１１は、得られた測定情報と記憶部１２に記憶されたデータ（サーボモータのトルクと電極による加圧力との相関を示すデータ）に基づいて、サーボモータ１４による加圧力が所定の値となるように、サーボモータ１４のトルクを制御する。すなわち、制御部は、加圧力測定部１３により測定された電極による測定加圧力と設定加圧力（加圧力の設定値）との差分値等をサーボモータ１４にフィードバックして、測定加圧力が設定加圧力付近に保たれるようフィードバック制御を行う。
　さらに、加圧力測定部１３は、サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率を検出し、制御部１１に測定情報を出力する。制御部１１は、記憶部に記憶されたデータ（サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率と電極の変位速度との相関を示すデータ）に基づいて、可動電極１６ａの変位速度を特定する。ついで、制御部１１は、特定された可動電極１６ａの変位速度が予め設定された変位速度（ここでは、電極接近速度（下降速度）である。）の上限値を超えないようにサーボモータ１４をフィードバック制御する。つまり、制御部１１は、特定された可動電極１６ａの下降速度が予め設定された上限値を超える場合には、電極の下降速度が当該上限値以下となるように、サーボモータ１４の回転速度を再計算する。そして、制御部１１は、算出された回転速度でサーボモータ１４を駆動させる。一方、制御部１１は、特定された電極の下降速度が予め設定された上限値以下となる場合、サーボモータ１４の駆動を維持する。ここで、仮に可動電極１６ａの下降速度が上限値を超えることを制限しなかった場合、散りが発生し、鋼板１００ａ、１００ｂからの加圧反力が急激に低下する。そして、可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂが鋼板１００ａ、１００ｂを急激に押し込む。この結果、インデンテーションが発生する。
　ここで、上述したように、下降速度（電極接近速度）の上限値は、１２．０ｍｍ／ｓ以下の範囲内で予め設定される。好ましくは、例えば１０．０ｍｍ／ｓ以下、８．０ｍｍ／ｓ以下または６．０ｍｍ／ｓとしてもよい。必要に応じて、前述のとおり、その上限値を通電前期と通電後期で異なる数値としてもよい。ただし、この場合、通電後期の上限値を通電前期の上限値より小さい方が好ましい。本実施形態では、操作者による入力操作（入力部１７を用いた入力操作）により、当該上限値を上記範囲内で任意に設定可能である。なお、この上限値は、例えば、予備試験などを行って決定すればよい。つまり、鋼板１００ａ、１００ｂに相当する試験片を準備し、これらをスポット溶接する。このとき、散りが発生するときの可動電極１６ａの下降速度を特定し、これを上限値とすればよい。なお、「散りの有無」は、例えば、通電期間の溶接現象を目視することによって確認することができる。散り発生時は溶接部から（より具体的には鋼板同士の隙間から）微小な溶融金属が鋼板の隙間から飛散するため、目視検査によって容易に確認できる。散りの有無ではなく、必要に応じて、予備試験で得られたインデンテーションの大きさ、溶接継手の強度の高さ、耐ＬＭＥ割れ性などの試験結果により、上限値を決定してもよい。
　通電前期は、鋼板間や鋼板／電極間の良好な接触状態を形成する期間であり、変位速度を比較的高めに設定し鋼板の熱膨張に合わせて応答性良く電極を追従させることが望ましい。ただし、通電前期でも散りが発生することがあるので、制御部１１は、可動電極１６ａの下降速度（電極接近速度）が予め設定された上限値を超える場合には、下降速度が当該上限値以下となるようにフィードバック制御を行う。通電後期は、散りの発生しやすい期間であるため、下降速度を遅めに設定し過度な凹み（インデンテーション）を防ぐことが望ましい。
　上述したように、溶接後期の終盤では、溶融径（ナゲット径）の拡大によって溶融金属がナゲット端部から周囲に散りとなって飛散し、電極の加圧反力が急減する。しかし、本実施形態では、通電後期の終盤に鋼板１００ａ、１００ｂの加圧反力が急減しても、可動電極１６ａをゆっくりと下降させる（すなわち、制御部１１は、可動電極１６ａの下降速度が予め設定された上限値を超えないようにサーボモータ１４をフィードバック制御する。）。そして、可動電極１６ａがゆっくりと下降している間に、ナゲットが凝固する。したがって、インデンテーションを小さくすることができる。この結果、鋼板１００ａ、１００ｂのいずれかまたは両方が亜鉛系めっき高強度鋼板であったとしても、ＬＭＥ割れの発生を抑制することが可能となる。
　なお、電極の駆動装置がサーボモータ１４ではなくエアシリンダーである場合、エアシリンダー容量を低めに設定することで電極変位の応答性を低下させて、変位速度を低めに（つまり、１２．０ｍｍ／ｓ以下に）設定しても良い。なお、エアシリンダー容量の調整によっても可動電極１６ａの変位速度を１２．０ｍｍ／ｓ以下に調整することが難しい場合、エアシリンダーの代わりにサーボモータ１４を用いればよい。また、サーボモータ１４を用いた制御においても、下降速度を逐次演算することなく、サーボモータの応答性を低めに設定することで、下降速度を規定値に（すなわち上述した下降速度の上限値以下の値に）設定しても良い。なお、必要に応じて、電極の駆動装置がエアシリンダーであるスポット溶接装置を除外してもよい。
　制御部１１は、加圧力維持時間では、上述した加圧力一定のフィードバック制御を行う。これにより、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂは、一定の加圧力で鋼板１００ａ、１００ｂを押し込む。これにより、ＬＭＥ割れを抑制することが可能となる。なお、通電終了後の加圧力維持時間でも散りが発生し、可動電極１６ａ及び固定電極１６ｂが急激に鋼板１００ａ、１００ｂを押し込むことがある。そこで、制御部１１は、通電終了後の加圧力維持時間でも、上述した可動電極１６ａの変位速度のフィードバック制御（可動電極１６ａの変位速度を上限値以下に維持する制御）を行うことが好ましい。
　なお、本段落の後段に記載した下降速度の低速化に伴う問題は、従来から広く知られており、従来から下限が制限されていた。このため、本発明において、敢えて下降速度の下限を制限する必要はない。しかしながら、従来知見に基づいて、下降速度の下限を制限してもよい。例えば、１．０ｍｍ／ｓ以上、１．８ｍｍ／ｓ以上または２．５ｍｍ／ｓ以上としてもよい。下降速度が小さいと、通電終了時の熱収縮に伴う加圧力の変動に電極の変位が追従できず、溶接時の散りの増加や溶接金属の内部欠陥を招く可能性があるためである。また、電極加圧の応答性が極度に小さいと、通電後期の前半の鋼板軟化時に電極の押し込み動作が遅れ、電極の加圧力が低くなりすぎて電極先端と鋼板表面との接触面積が低下し、鋼板表面での局所発熱によるナゲット形成不良が生じる可能性がある。
＜２．スポット溶接装置による処理（スポット溶接装置の制御方法、スポット溶接継手の製造方法）＞
　つぎに、スポット溶接装置１０による溶接処理の手順の一例を図６に示すフローチャートに沿って説明する。なお、所望のナゲット径を有するナゲットなどを形成するために、初期加圧時間、通電期間、及び加圧力維持時間を含む溶接期間を予め予備試験により決定しておく。予備試験では、通電パターン、加圧力等も決定しておく。予備試験では、接合対象となる鋼板同士を重ね合わせて実際にスポット溶接を行い、ナゲットを形成する。そして、ナゲット径などが所望の値となるように上述した各パラメータを決定する。
　ステップＳ１０の初期加圧時間では、制御部１１は、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂが一定の加圧力で鋼板１００ａ、１００ｂを加圧するようにサーボモータ１４を制御する。具体的には、制御部１１は、サーボモータ１４に駆動開始情報を出力する。サーボモータ１４は、駆動開始情報に基づいて、駆動を開始する。これにより、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂが鋼板１００ａ、１００ｂを押し込む。加圧力測定部１３は、この時のサーボモータ１４のトルクを検出し、測定情報を制御部１１に出力する。制御部１１は、得られた測定情報と記憶部１２に記憶されたデータ（サーボモータのトルクと電極による加圧力との相関を示すデータ）に基づいて、サーボモータ１４による加圧力が一定となるように、サーボモータ１４のトルクを制御する。すなわち、制御部は、加圧力測定部１３により測定された測定加圧力と設定加圧力との差分値をサーボモータ１４にフィードバックする。
　ステップＳ２０において、制御部１１は、通電部１５に通電開始情報を出力する。通電部１５は、通電開始情報に基づいて、予め設定された通電パターン（所望のナゲットなどを得るための通電パターン）に従って、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂの通電を開始する。通電部１５は、入熱量（ここでは、電流値を通電期間で積分したものとする。）に関する入熱量情報を制御部１１に出力する。制御部１１は、入熱量情報に基づいて通電前期、通電後期を識別する。具体的には、制御部１１は、通電開始から全入熱量の１／３の入熱を行った時点までを通電前期、残りの期間を通電後期としてもよい。もちろん、通電前期、通電後期の区分の方法はこの方法に限定されない。
　ステップＳ３０において、加圧力測定部１３は、サーボモータ１４のトルクを検出（検知）し、測定情報を制御部１１に出力する。
　ステップＳ４０において、制御部１１は、得られた測定情報と記憶部１２に記憶されたデータ（サーボモータのトルクと電極による加圧力との相関を示すデータ）に基づいて、サーボモータ１４による加圧力を特定する。ついで、制御部１１は、サーボモータ１４による加圧力と予め設定された加圧力（設定加圧力、所望のナゲットなどを得るための加圧力）とを比較する。
　ステップＳ５０において、制御部１１は、サーボモータ１４による加圧力と予め設定された加圧力との差分がゼロとなるように（すなわち両者が一致するように）するためのサーボモータ１４の出力値を演算する。すなわち、制御部１１は、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂによる加圧力が一定となるように、サーボモータ１４のトルクを制御する。
　ステップＳ６０において、制御部１１は、通電期間と所定の時間（所望のナゲットなどを得るための時間）とを対比し、通電期間が所定の時間に達したと判定した場合にはステップＳ８０に進み、達していないと判定した場合にはステップＳ７０に進む。また、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂへの入熱量が予め設定された全入熱量に一致したか否かを判定することもできる。制御部１１は、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂへの入熱量が予め設定された全入熱量に一致したと判定した場合にはステップＳ８０に進み、両者が一致していないと判定した場合にはステップＳ７０に進む。
　ステップＳ７０において、加圧力測定部１３は、サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率を検出し、制御部１１に測定情報を出力する。制御部１１は、記憶部に記憶されたデータ（サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率と電極の変位速度との相関を示すデータ）に基づいて、可動電極１６ａの変位速度を特定する。ついで、制御部１１は、特定された可動電極１６ａの下降速度が予め設定された上限値を超えないようにサーボモータ１４をフィードバック制御する。つまり、制御部１１は、特定された可動電極１６ａの変位速度が予め設定された下降速度の上限値を超える場合には、可動電極１６ａの下降速度が当該上限値以下となるように、サーボモータ１４の回転速度を再計算する。そして、制御部１１は、算出された回転速度でサーボモータ１４を駆動させる。一方、制御部１１は、特定された可動電極１６ａの下降速度が予め設定された上限値以下となる場合、サーボモータ１４の駆動を維持する。その後、スポット溶接装置１０は、ステップＳ３０に戻る。
　なお、必要に応じて、可動電極１６ａと固定電極１６ｂとの距離を直接測定し、測定距離から可動電極１６ａの変位速度を求めてもよい。この場合、サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率の制御部１１に測定情報への出力に加え、制御部１１での記憶部に記憶されたデータに基づいて可動電極１６ａの変位速度を特定することは、不要となる。
　ステップＳ８０において、制御部１１は、通電期間を終了する。ステップＳ９０において、加圧力維持時間の処理を行う。本ステップにおいても、上述した加圧力一定のフィードバック制御および変位速度（下降速度）の制御を行うことが望ましい（ステップＳ３０～Ｓ７０の処理）。具体的には、制御部１１は、ステップＳ９０の処理と並行してステップＳ３０～Ｓ５０の処理を行う。ステップＳ９０－１において、制御部１１は、所定時間が経過したかを判断し、所定時間が経過したと判断した場合にはステップＳ９０－２に進み、加圧力維持時間の処理を終了する。ステップＳ９０－１において、制御部１１は、所定時間が経過していないと判断した場合には、ステップＳ９０－３に進み、ステップＳ７０と同様の処理を行う。その後、制御部１１は、ステップＳ９０に戻る。これにより、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂは、一定の加圧力で鋼板１００ａ、１００ｂを押し込む。これにより、ＬＭＥ割れを抑制することが可能となる。
　ステップＳ１００において、制御部１１は、可動電極１６ａ、固定電極１６ｂを開放する。スポット溶接装置１０は、以上の処理により、溶接処理を終了する。なお、通電期間の通電条件は特に限定されるものではないが、電流値は５～１２ｋＡ、加圧力は３～８ｋＮ、通電期間１５～１００ｍｓであってもよい。具体的な値は上述したように予備試験で決定すればよい。
　上述の方法は一例であり、電極接近速度の上限を制限するスポット溶接方法であれば、上述の方法を変更してもよい。
＜３．本実施形態と従来技術との比較＞
　次に、図７(ａ)、（ｂ）に基づいて、本実施形態と従来技術との比較について説明する。図７(ａ)は従来技術（つまり、下降速度の上限を制限しない技術）における溶接期間の各時点の電極位置、電流値、及び電圧値を示すグラフである。図７(ｂ)は本実施形態における溶接期間の各時点の電極位置、電流値、及び電圧値を示すグラフである。なお、電極位置は上側の電極（図４のように上側の電極が可動電極１６ａであり、下側の電極が固定電極１６ｂの場合）の位置を示す。位置０は（複数の鋼板がなく、）電極同士が（直接）接触している位置とする。図７(ａ)、（ｂ）のいずれにおいてもナゲット径拡大（５．５√ｔ狙い）（ｔ：板組に含まれる鋼板のうち最も薄い鋼板の板厚）のため溶接電流を増加させた条件で溶接を行った。
　図７(ａ)に示すように、従来技術の通電初期では上側電極が上昇するが、通電後期の終盤に散りが発生し急速に上側電極が降下する。元板厚に対する最終的な電極押し込み量も大きくなる。これに対し、本実施形態では、散り発生時の下降速度が小さくなり、最終的な電極押し込み量も小さくなる。
　以上説明した通り、溶接後期の終盤では、溶融径（ナゲット径）の拡大によって溶融金属がナゲット端部から周囲に散りとなって飛散し、電極の加圧反力が急減する。しかし、本実施形態では、通電後期の終盤に鋼板１００ａ、１００ｂの加圧反力が急減しても、可動電極１６ａをゆっくりと下降させる。そして、可動電極１６ａがゆっくりと下降している間に、ナゲットが凝固する。したがって、インデンテーションを小さくすることができる。この結果、鋼板１００ａ、１００ｂのいずれかまたは両方が亜鉛系めっき高強度鋼板であったとしても、ＬＭＥ割れの発生を抑制することが可能となる。
＜４．スポット溶接継手＞
　次に、図８及び図９に基づいて、本実施形態に係るスポット溶接継手１００の構成について説明する。なお、図８はナゲット１２０の中心を通り、かつスポット溶接継手１００の厚さ方向に平行な平面でスポット溶接継手１００を切断したときの断面図である。図１０は当該溶接部を鋼板表面からＸ線透過撮影したＸ線画像である。スポット溶接継手１００は、鋼板１００ａ、１００ｂ、及び溶接部１１０を備える。なお、図８では２枚の鋼板１００ａ、１００ｂをスポット溶接しているが、３枚以上の鋼板をスポット溶接してもよい。
　鋼板１００ａ、１００ｂは上述した鋼板と同様の鋼板である。鋼板１００ａ、１００ｂのうち、少なくともいずれか一方は引張強さ９８０ＭＰａ以上の鋼板であってもよい。両方が引張強さ９８０ＭＰａ以上の鋼板であってもよい。特に、引張強さが９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板を重ね合わせてスポット溶接する場合、より高い継手強度とするため、より大きなナゲット径が必要性とされることが多い。そこで、以下では、引張強さが９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより製造され、より大きなナゲット径を有するスポット溶接継手について説明する。
　溶接部１１０は、スポット溶接装置１０によって接合された部分であり、ナゲット１２０とその上下の凹んだ鋼板部分（凹み部）１１０ａ、１１０ｂを含む。さらに、ナゲット１２０の近傍には散り部２００が形成されている。ここで、鋼板１００ａ、１００ｂは、いずれも引張強さが９８０ＭＰａ以上である。また、３枚以上の鋼板がスポット溶接されている場合、少なくとも２枚の鋼板の引張強さが９８０ＭＰａ以上である。
　ナゲット径（図８に示す断面において、ナゲット２００の中心を通り、かつ溶接部１１０の厚さ方向に垂直な方向に延びるナゲット２００の直径。図９参照）は、鋼板１００ａ、１００ｂのうち最小の板厚（３枚以上の鋼板がスポット溶接されている場合には、引張強さが９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板の中で最小となる板厚）をｔ（ｍｍ）としたときに、５．０√ｔ（ｍｍ）以上となる。好ましくは５．５√ｔ（ｍｍ）以上である。ここで、最も薄い鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）とするのではなく、溶接継手の強度部材としての役割を担う鋼板（例えば、引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板）の中で最小となる板厚をｔ（ｍｍ）とし、ナゲット径を５．０√ｔ（ｍｍ）以上または５．５√ｔ（ｍｍ）以上とする。このように、本実施形態に係るスポット溶接継手１００は、比較的大きなナゲット１２０を含んでいる。このような大きなナゲット１２０が溶接部１１０に形成されている場合、散り２００が発生しやすい。なお、ナゲット径に類似する長さとして、圧接径も定義できる。圧接径は圧接部１２１の直径である。圧接部１２１は、ナゲットの周囲に形成される。圧接部１２１では、鋼板１００ａ、１００ｂを構成する固体の金属が塑性流動して互いに圧接している。圧接径は、ナゲットの中央をとおり圧接部１２１の端部（端部は板隙に形成される）間を連結する線分の長さである（図９参照）。なお、ナゲット径を大きくするためには、大電流または大入熱でスポット溶接すればよく、例えば、５．０√ｔ（ｍｍ）以上または５．５√ｔ（ｍｍ）以上のナゲット径を得るためのスポット溶接方法は、予備試験などを行うことにより、容易に得られる。
　さらに、スポット溶接継手１００の最小厚さ（溶接部１１０の最小厚さ）（具体的には、凹み部１１０ａ、１１０ｂの底部同士を連結する線分の長さ）は、鋼板１００ａ、１００ｂの厚さの合計（３枚以上の鋼板をスポット溶接する場合にはこれらの鋼板の厚さの合計）の０．７０倍以上である。スポット溶接継手１００の最小厚さは、鋼板１００ａ、１００ｂの厚さの合計（３枚以上の鋼板をスポット溶接する場合にはこれらの鋼板の厚さの合計）の０．７３倍以上、０．７５倍以上、０．７８倍以上、０．８１倍以上または０．８４倍以上としてもよい。ここで、溶接部１１０の最小厚さは、鋼板１００ｂの接地面に垂直な方向での、溶接部１１０表面と溶接部１１０裏面の最小厚さである。具体的な測定方法は以下である。すなわち、溶接部１１０の厚痕箇所の表裏面をキャリパーゲージで挟み、表示される厚みが最小となる値をスポット溶接継手１００の最小厚さ（溶接部１１０の最小厚さ）とする。例えば、２枚の鋼板の溶接では、上側鋼板圧痕部の表面から下鋼板圧痕部の裏面までの最小距離、３枚以上の鋼板の溶接では、圧痕部表裏面間の最小距離を溶接継手の最小厚さとした。本実施形態では、インデンテーションを小さく抑制しているので、ナゲット径が５．０√ｔ以上であっても、スポット溶接継手１００の最小厚さを十分厚くすることができる。言い換えれば、凹み部１１０ａ、１１０ｂの深さが浅い。なお、スポット溶接継手１００の最小厚さの上限値は特に制限されないが、鋼板１００ａ、１００ｂ同士の接合強度を確保する観点から、鋼板１００ａ、１００ｂの厚さの合計の０．９５倍以下、０．９０倍以下または０．８８倍以下であってもよい。
　さらに、溶接部１１０のＸ線透過画像において、散り部２００の面積が圧接部１２１の面積の３０～１６０％である。つまり、散り面積率が３０～１６０％である。ここで、散り面積率は以下の方法で求める。まず、平面視のＸ線透過画像を取得する。図１０は平面視のＸ線透過画像の一例を示す。色の濃い略円形部分がナゲット１２０である。ナゲット１２０の周囲に圧接部１２１が形成されており、さらに、圧接部１２１からは散り部２００が伸びている。ついで、このＸ線透過画像からナゲットの中央をとおりナゲット径が最小となる直線を決定する。ついで、その決定された直線と板厚方向とを含む面が観察面となるように、スポット溶接継手を切断・機械加工・研磨する。その切断面を観察し、圧接部１２１の直径である圧接径を測定する。次に、測定された圧接径から、圧接部１２１の面積（＝π×（圧接径／２）２）を求める。当該断面観察でナゲット径も決定する。一方、Ｘ線透過画像に基づいて、散り部２００の面積を求める。なお、散り部の面積は、Ｘ線透過画像から散りおよび圧接部で囲まれる領域の面積を求め、その面積から上述の圧接部面積を差し引いた値とする。
ついで、散り部２００の面積を圧接部１２１の面積で除算し、これにより得られた値を散り面積率とする。このように、本実施形態では、散り部２００の面積が圧接部１２１の面積の１６０％以下に抑えられている。散り部２００の面積が圧接部１２１の面積の１６０％を超えると（つまり、散り面積率が１６０％を超えると）、溶接部１１０の厚さが不足し、十分な継手強度を得ることができなくなる。必要に応じて、スポット溶接継手の散り面積率を１４０％以下、１２０％以下、１００％以下、８０％以下、７０％以下、６０％以下または５５％以下としてもよい。必要に応じて、散り面積率を３５％以上、４０％以上、４５％以上または５０％以上としてもよい。
　さらに、スポット溶接継手１００には割れがないことが好ましい。ここで、割れがないとは、Ｘ線検査および（前記のナゲットの中央をとおる直線と板厚方向を含む）断面の目視検査において、割れや空洞がないことを意味する。このように、本実施形態では、比較的大きなナゲット１２０を形成するにも関わらず、割れの発生を抑制することができる。
　つぎに、本実施形態の実施例について説明する。本実施例では、本実施形態の効果を確認するために、表１に示す条件で１組の鋼板をスポット溶接した。鋼板は、引張強さ１１８０ＭＰａ級（１１８０～１３３０ＭＰａ）の高強度鋼板Ａ（ＣＲ１１８０鋼、板厚１．６ｍｍ）、
引張強さ９８０ＭＰａ級（９８０～１１３０ＭＰａ）の溶融亜鉛系めっき鋼板Ｂ（ＧＡ９８０鋼、板厚１．６ｍｍ）、
引張強さ２７０ＭＰａ級（２７０～３３０ＭＰａ）の溶融亜鉛系めっき鋼板Ｃ（ＧＡ２７０鋼、板厚０．６ｍｍ）、
引張強さ９８０ＭＰａ級（９８０～１１３０ＭＰａ）の溶融亜鉛めっき鋼板Ｄ（ＧＩ９８０鋼、板厚１．２ｍｍ）、
引張強さ１．５ＧＰａ級（１５００～１６５０ＭＰａ）の溶融Ａｌめっき鋼板を用いたホットスタンプ成形体Ｅ（板厚２．０ｍｍ）を用いた。これら鋼板の組み合わせは表１に示す通りである。例えばＡ／Ａの組み合わせでは１組の鋼板Ａをスポット溶接した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　初期加圧時間および加圧力維持時間では、表１に示す加圧力でそれぞれ０．５ｓ、０．２ｓの時間で鋼板の組を加圧した。また、比較例６を除き、加圧力維持時間でも可動電極の電極接近速度を１２．０ｍｍ／ｓ以下に制御した。
　通電期間の通電パターンは、本通電のみのパターンの他、予備通電＋本通電のパターンも実施した。ここで、本通電の条件は表１に示す通りであり、予備通電の溶接電流は９ｋＡ、溶接時間は４０ｍｓとし、加圧力は本通電と同じ加圧力とした。予備通電の条件は９ｋＡ、４０ｍｓとした。
　本通電の条件において、「溶接電流」は、通電期間内に電極間に流した電流値を示す。ここでの電流値は、ナゲット径が５．０√ｔ（ｔ：スポット溶接の対象となる複数の鋼板の板厚のうち、最小の板厚（ｍｍ））（発明例７、８では５．５√ｔ、発明例９、比較例５では４．０√ｔ）を狙った値である。「加圧力」は、溶接期間において鋼板の組に加えた設定加圧力を示す。「溶接時間」は通電期間の長さを示す。「板隙」は、鋼板重ね面（スポット溶接される部分）における鋼板同士の隙間を意味する。
　表１の電極接近速度上限値ＶＤは、可動電極の下降速度に関して設定された上限値であり、通電期間と加圧力維持時間の上限値をそれぞれ記載した。括弧で囲まれた数値がある例は、上限値が設定されていない例であり、その電極接近速度の実績値の最大値が括弧の内に記載されている。
　「散りの有無」は、通電期間の溶接現象を目視することによって確認した。散り発生時は溶接部から（より具体的には鋼板同士の隙間から）微小な溶融金属が飛散するため、目視によって容易に確認できる。「散り面積率」は上述した方法により測定した。３０～１６０％が合格レベルである。「ナゲット径」は、溶接断面写真から特定した。なお、「ナゲット径」の項には、ナゲット径を√ｔで除したＸ値（Ｘ＝ナゲット径／√ｔ）を示す。５．０√ｔ以上のナゲット径が本発明の溶接継手の基準を満足する。「溶接部厚さの元板厚比」は、溶接部の厚さの最小値（ｍｍ）を溶接前の鋼板の総厚さで除算した値であり、インデンテーションに相当するパラメータである。強度低下の少ない０．７０以上が合格レベルである。剥離強度は、ＪＩＳ　Ｚ　３１３７：１９９９に記載される十字引張試験によって測定された、試験片が破断するまでの最大荷重である。本実施例では４．０ｋＮ以上が合格レベルである。剥離強度はより高い方が好ましく、例えば、５．０ｋＮ以上がより好ましい。「ＬＭＥ割れ」の有無は、スポット溶接継手を適度なサイズに切り出し、ナゲットを横断する方向に切断した断面を光学顕微鏡で観察することによって判定した。
　まず、発明例１～１５を検討する。いずれの発明例においても、「散り面積率」、「溶接部厚さの元板厚比」及び「剥離強度」が合格レベルであり、ＬＭＥ割れも確認されなかった。なお、発明例１は、電極接近速度の上限値に対応する例である。発明例２は、電極接近速度の（好ましい）下限値付近に対応する例である。発明例３は、加圧力維持時間での加圧力を実測した例である。発明例４は予備通電で板隙を押し潰したため、散りが発生しなかった例である。また、電極接近速度の上限値が低いため、インデンテーションが小さくなった。発明例５は低加圧条件の例である。発明例６は高加圧条件の例である。
　発明例７、８はナゲット径が５．５√ｔを超える例である。また、発明例７では３枚の鋼板をスポット溶接した。このように大きなナゲットを形成する場合であってもインデンテーションが小さくなり、ＬＭＥ割れも観察されなかった。発明例９はナゲット径が４．０√ｔ程度となる例である。このようにナゲット径が小さくなる場合であっても、目標とする４．０ｋＮ以上の剥離強度が確保できたが、他の発明例より剥離強度がやや低く、５．０ｋＮ未満であった。発明例１０は加圧力維持時間で散りが発生した例である。発明例１０では、加圧力維持時間でも可動電極の電極接近速度を１２．０ｍｍ／ｓ以下に制御したので、インデンテーションが小さくなり、ＬＭＥ割れも観察されなかった。発明例１１、１２は鋼板の板厚を変更した例である。発明例１１、１２で使用した板厚でも、良好な結果が得られた。発明例１３はガン剛性が低い例である。本実施形態に係るスポット溶接装置では、サーボモータ１４の回転速度及びトルクの変化率（時間変化率）と電極の電極接近速度との相関を示すデータに基づいて可動電極の電極接近速度を制御する（すなわち、ガンのたわみを考慮した制御を行う）。したがって、インデンテーションが小さくなり、ＬＭＥ割れも観察されなかった。発明例１４、１５は大ナゲットを形成した例である。これらの例においてもインデンテーションが小さくなり、ＬＭＥ割れも観察されなかった。
　つぎに、比較例１～８について検討する。比較例１では、電極接近速度の上限値を設定することなくエアシリンダーを用いた加圧を行った。可動電極の電極接近速度の最大値は２１．７ｍｍ／ｓであった。したがって、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なった。また、散り発生時にナゲットが縮小したため「剥離強度」も特に低い値となった。ＬＭＥ割れも確認された。比較例２では、電極接近速度の上限値が１２．０ｍｍ／ｓを超えたため、ＬＭＥ割れが発生した。「溶接部厚さの元板厚比」も不合格レベルであった。比較例３は、通電期間の電極接近速度の上限値が１２．０ｍｍ／ｓを超えた例である。予備通電を行ったため目視での散りは確認できなかった。ただし、Ｘ線観察で散りが観察された。また、通電後期の電極接近速度が大きくなったため、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なった。さらに、ＬＭＥ割れも発生した。
　比較例４は、電極接近速度の上限値を設定しなかった例である。ＬＭＥ割れは観察されなかったが、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なり、剥離強度が不合格レベルであった。比較例５はナゲット径が４√ｔを狙った例である。この例でも通電期間の電極接近速度が１２．０ｍｍ／ｓを超えている。このため、ＬＭＥ割れが観察され、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なり、剥離強度も不合格レベルであった。比較例６は加圧力維持時間で散りが発生した例である。比較例６では電極接近速度の上限値が大きかったため、散りの発生と共に可動電極が速い速度で下降した。この結果、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なり、剥離強度が不合格レベルであった。比較例７は電極接近速度の上限値が１２．０ｍｍ／ｓを超えている。このため、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なり、ＬＭＥ割れが観察された。比較例８でも電極接近速度の上限値が１２．０ｍｍ／ｓを超えている。このため、「溶接部厚さの元板厚比」が小さく（言い換えれば、インデンテーションが大きく）なり、剥離強度が不合格レベルになり、ＬＭＥ割れも観察された。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１０　　　スポット溶接装置
１１　　　制御部
１２　　　記憶部
１３　　　加圧力測定部
１４　　　サーボモータ
１５　　　通電部
１６ａ　　可動電極
１６ｂ　　固定電極
１７　　　入力部

Claims (10)

  1. 　一対の電極により重ね合わせた複数の鋼板を挟み、加圧しつつ、通電することにより、前記複数の鋼板をスポット溶接することができるスポット溶接装置であって、
    　通電開始から通電終了までの間において、前記一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接装置。
  2. 　通電終了から加圧力維持時間の終了までの間において、前記速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、請求項１に記載のスポット溶接装置。
  3. 　対向する一対の電極により重ね合わせた複数の鋼板を挟み、加圧しつつ、通電することにより、前記複数の鋼板をスポット溶接するスポット溶接装置の制御方法であって、
    　通電開始から通電終了までの間において、前記一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接装置の制御方法。
  4. 　通電開始から加圧力維持時間の終了までの間において、前記速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、請求項３に記載のスポット溶接装置の制御方法。
  5. 　引張強さが９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより製造されたスポット溶接継手であって、
    　前記引張強さ９８０ＭＰａ以上の複数の鋼板の最小の厚さをｔとしたときに、前記スポット溶接により形成されたナゲット径が５．０√ｔ以上であり、
    　前記スポット溶接継手の最小厚さが、前記複数の鋼板の厚さの合計の０．７０倍以上であり、
    　溶接部のＸ線透過画像で測定された散り部の面積が、圧接部の面積の３０～１６０％であることを特徴とするスポット溶接継手。
  6. 　前記ナゲット径が５．５√ｔ以上であることを特徴とする、請求項５に記載のスポット溶接継手。
  7. 　前記スポット溶接継手に割れがないことを特徴とする、請求項５または６に記載のスポット溶接継手。
  8. 　前記スポット溶接継手の最小厚さが、前記複数の鋼板の厚さの合計の０．９０倍以下であることを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載のスポット溶接継手。
  9. 　請求項５～８の何れか１項に記載のスポット溶接継手の製造方法であって、
    　通電開始から通電終了までの間において、スポット溶接装置に備わる一対の電極が互いに接近する速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、スポット溶接継手の製造方法。
  10. 　通電終了から加圧力維持時間の終了までの間において、前記速度を少なくとも１２．０ｍｍ／ｓ以下に制限することを特徴とする、請求項９に記載のスポット溶接継手の製造方法。
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