JP2022156613A - 抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油による抵抗発熱の発生を抑制することで、電極と金属板との溶着を抑制することができる抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接装置を提供する。【解決手段】抵抗スポット溶接方法は、一対の電極間に通電を行うことにより、表面の油の少なくとも一部を除去する油除去工程と、油除去工程の後に実行される工程であって、一対の電極間に通電を行うことにより、被溶接材の重なり部分にナゲットを形成するナゲット形成工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接装置に関する。

従来、例えば特許文献１に記載されるように、車両に用いられる金属板のプレス加工において、プレス加工性の改善を目的として、金属板の表面にプレス油を塗布することが知られている。そして、所定の形状にプレス加工された金属板は、その後、例えば抵抗スポット溶接により接合される。抵抗スポット溶接では、２枚以上の金属板を重ね合わせ、一対の電極によって挟み、加圧しながら通電することにより接合する。

特開平１０－１１３７２４号公報

しかし、表面に油が塗布された状態の金属板に対してスポット溶接を行う場合、溶接時に油による過剰な抵抗発熱が発生し、通電方向へのナゲットの成長が過剰に促進される場合がある。そうすると、電極の表面温度が上昇し、電極と金属板とが溶着してしまう虞があった。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、抵抗スポット溶接方法が提供される。この抵抗スポット溶接方法は、複数の金属部材を互いに重ね合わせた被溶接材を一対の電極により挟んで通電することにより、前記被溶接材を接合する抵抗スポット溶接方法であって、前記被溶接材において前記電極と対向する表面には油が付与されており、前記一対の電極間に通電を行うことにより、前記表面の前記油の少なくとも一部を除去する油除去工程と、前記油除去工程の後に実行される工程であって、前記一対の電極間に通電を行うことにより、前記被溶接材の重なり部分にナゲットを形成するナゲット形成工程と、を備える。
この形態によれば、油除去工程において、被溶接材の表面の油を除去できる。このため、その後のナゲット形成工程において、被溶接材に予め付着した油に起因する過剰な抵抗発熱を低減でき、電極と金属部材との溶着を抑制できる。
また、油除去工程とナゲット形成工程とを同じ構成を用いて実現できるので、油を除去するためにヒータ等を用いて加熱して実現する形態や溶液を用いて実現する形態に比べてコストを低減できる。
（２）上記形態において、前記油除去工程の最大電流値をＩ１とし、前記ナゲット形成工程の最大電流値をＩ２としたとき、Ｉ１＜Ｉ２の関係を満たしてもよい。この形態によれば、油除去工程において、ナゲット形成工程の最大電流値よりも小さい最大電流値で（Ｉ１＜Ｉ２）通電するため、金属部材同士の溶融を抑えつつ、電極と金属部材との溶着を抑制できる。
（３）上記形態において、前記油除去工程の通電時間をＴ１とし、前記ナゲット形成工程の通電時間をＴ２としたとき、Ｔ１＞Ｔ２の関係を満たしてもよい。この形態によれば、油除去工程では、ナゲット形成工程の通電時間よりも長い時間通電される。このため、ナゲット形成工程の通電時間以下の時間で通電する形態と比較して、被溶接材の表面において電極が接触する部位からより広い範囲に伝熱させることができる。また、Ｉ１＜Ｉ２かつＴ１＞Ｔ２の関係が満たされるので、金属部材同士の溶融を抑えつつ、より確実に油を除去することができる。
（４）上記形態において、前記油除去工程では、前記油除去工程の前記電流値を経時的に上昇させながら通電を行うようにしてもよい。この形態によれば、油除去工程において、電流値を経時的に上昇させるため、一定の電流値で同じ時間通電する形態と比較して、電流積算量が低減された状態で油の除去を行うことができる。
（５）上記形態において、前記油除去工程の前に実行される工程であって、経時的に一定の電流値にて前記一対の電極間に通電を行うことにより、電気抵抗値を取得し、取得された前記電気抵抗値が予め定められた閾値以上であるか否かを判断する油検知工程をさらに有し、前記油検知工程において前記電気抵抗値が予め定められた閾値以上であると判断されたときに前記油除去工程を行い、前記電気抵抗値が予め定められた閾値未満であると判断されたときに前記油除去工程を行わないようにしてもよい。
この形態によれば、油検知工程において電気抵抗値が取得され、取得された電気抵抗値が予め定められた閾値以上であるときに油除去工程が行われるので、電気抵抗値が高く、溶接時に過剰な抵抗発熱を引き起こす程度の油が付着している可能性が高い状況において、油除去を行うことができる。加えて、電気抵抗値が低く、溶接時に過剰な抵抗発熱を引き起こすほどの油が付着していない可能性が高い状況において、油除去工程が行われないので、無駄な通電が行われることを抑制できる。
（６）上記形態において、前記油除去工程の最大電流値をＩ１とし、前記ナゲット形成工程の最大電流値をＩ２とし、前記油検知工程の電流値をＩ３としたとき、Ｉ１＜Ｉ３＜Ｉ２の関係を満たすようにしてもよい。この形態によれば、油検知工程の電流値は、油除去工程の最大電流値より大きく、ナゲット形成工程の最大電流値より小さいので、過剰に大きな電流または過剰に小さな電流を用いることなく電気抵抗値を取得でき、ナゲットを形成させることなく電気抵抗値を精度良く取得できる。
（７）上記形態において、前記複数の金属部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であってもよい。アルミニウムまたはアルミニウム合金同士の溶接では、アルミニウムが低融点で軟質であることから、電極と金属部材との溶着現象が起こりやすい。上記形態によれば、溶着の起こりやすいアルミニウムを含む金属部材同士の接合において、電極と金属部材との溶着を好適に抑制できる。
（８）上記形態において、前記油除去工程において、通電時間は５０ｍｓ以上１００ｍｓ以下であり、最大電流値は５ｋＡ以上９ｋＡ以下であってもよい。上記形態によれば、電極と金属部材との溶着を抑制しつつ、好適な大きさのナゲットを形成することができる。
（９）本開示は、様々な形態で実現することも可能である。例えば、抵抗スポット溶接装置、抵抗スポット溶接における通電制御方法、これらの装置や方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現できる。

本開示の第１実施形態としての抵抗スポット溶接装置を示す概略構成図である。 抵抗スポット溶接装置の部分的な機能ブロック図である。 本開示の第１実施形態としての抵抗スポット溶接方法のフローチャートである。 溶接時の電流値および抵抗値の変化の一例を示す図である。 油検知工程における制御フローを示す図である。 接合された被溶接材の断面の様子について説明する図である。 電流値と通電時間を適宜変化させたときの接合試験結果を示す図である。 第２実施形態における溶接時の電流値および抵抗値の変化の一例を示す図である。 比較形態における、溶接時の電流値および抵抗値の変化の一例を示す図である。 比較形態における、接合された被溶接材の断面の様子について説明する図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．抵抗スポット溶接装置の全体構成：
本開示の第１実施形態における抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接装置１０について、図１～図８を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態としての抵抗スポット溶接装置１０を示す概略構成図である。第１実施形態の抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接装置１０では、複数（本実施形態では２つ）の金属部材Ｗ１，Ｗ２を抵抗スポット溶接により接合する。本実施形態では、複数の金属部材Ｗ１，Ｗ２として、アルミニウム合金からなる板材Ｗ１，Ｗ２（以下、単に「アルミニウム合金板」、「金属板」ともいう）同士を接合する。

アルミニウム合金板Ｗ１，Ｗ２の表面には、例えば抵抗スポット溶接の前工程のプレス加工時に、プレス加工性の改善を目的として付与されたプレス油や防錆油が残存している。よって、２枚のアルミニウム合金板Ｗ１，Ｗ２が重ね合わされて構成される被溶接材Ｗの表裏面には、それぞれ油膜Ｆが形成されている。なお、以下の説明において、図１における下側を「下」とし、上側を「上」とする。

まず、抵抗スポット溶接装置１０の全体構成について説明する。図１に示すように、抵抗スポット溶接装置１０は、スポット溶接ガンＧと、ロボットアームＲＡと、制御装置１００とを備えている。スポット溶接ガンＧは、ガン本体１と、一対の電極である上部電極２（－電極）および下部電極３（＋電極）と、電極昇降装置４と、電流調整装置５とを備えている。

ガン本体１は、ロボットアームＲＡに保持されている。上部電極２は、ガン本体１の上部１ａに電極昇降装置４を介して装着されている。下部電極３は、ガン本体１の下部１ｂに装着されている。上部電極２の先端と下部電極３の先端とは互いに対向する位置に配置されている。被溶接材Ｗを溶接する場合には、上部電極２と下部電極３によって被溶接材Ｗが挟まれて加圧され、上部電極２と下部電極３との間に電流が流される。これにより、抵抗発熱によって被溶接材Ｗが溶融して、その後に凝固することで、複数のアルミニウム合金板Ｗ１，Ｗ２が接合される。

電極昇降装置４は、上部電極２を保持して昇降させる電動式の装置である。電極昇降装置４は、ガン本体１の上部１ａの先端に装着されている。電極昇降装置４は、サーボモータ４１と、サーボモータ４１の駆動軸とギアを介して結合している昇降部材４２とを備える。電極昇降装置４は、制御装置１００からの指令信号に従ってサーボモータ４１を作動させることで、昇降部材４２を昇降させる。昇降部材４２が降ろされた状態において、上部電極２と下部電極３との間で被溶接材Ｗが挟持される。

電流調整装置５は、制御装置１００から送信される電流指令信号に応じて上部電極２と下部電極３との間に流す溶接電流の値（以下、「溶接電流値Ｉ」または単に「電流値Ｉ」ともいう）を調整する。電流調整装置５としては、例えば、可変抵抗器を備えた装置やコンバーターを備えた装置などの周知の装置が適用される。

次に、抵抗スポット溶接装置１０の制御装置１００について説明する。制御装置１００は、抵抗スポット溶接装置１０の動作、具体的には、電流値、通電時間、電極の加圧力、通電タイミング、および加圧タイミング等を統合的に制御する。図２は、抵抗スポット溶接装置１０の部分的な機能ブロック図である。図２では、抵抗スポット溶接装置１０のうち、制御装置１００を中心とした一部の機能ブロック図のみを図示している。図２に示すように、制御装置１００は、電極位置調整部１０１と、電流調整部１０２と、抵抗値算出部１０３と、判定部１０４と、を備えている。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力インターフェース等を備えて構成され、各種制御プログラムを記憶する。制御装置１００は、予め記憶されている制御プログラムを実行することで、電極位置調整部１０１と、電流調整部１０２と、抵抗値算出部１０３と、判定部１０４として機能する。

電極位置調整部１０１は、溶接時に、所定の電極位置の条件に従った電極位置指令信号を電極昇降装置４に送信する。また、電流調整部１０２は、溶接電流値の条件に従った電流指令信号を電流調整装置５に送信する。この、電流調整部１０２による具体的な溶接電流値の制御については、溶接方法と併せて後述する。

抵抗スポット溶接装置１０は、さらに、電圧測定部２０１および電流測定部２０２を備えている。電圧測定部２０１は、各電極間の電圧（電位差）を検出する。また、電流測定部２０２は、各電極間を流れる実際の溶接電流値を検出する。電圧測定部２０１および電流測定部２０２は、制御装置１００に電気的に接続されている。

抵抗値算出部１０３は、通電時において測定された溶接電圧値と溶接電流値を用いて電気抵抗の値を算出する。具体的には、抵抗値算出部１０３は、溶接電圧値を溶接電流値で除算することで電気抵抗の値（以下、「電気抵抗値Ｒ」または単に「抵抗値Ｒ」ともいう）を算出する。溶接電圧値は、電圧測定部２０１によって計測される値である。溶接電流値は、電流測定部２０２によって計測される値である。

判定部１０４は、抵抗値算出部１０３により算出された電気抵抗値Ｒと予め定められた上限閾値Ｒｔとを比較し、その比較結果に基づいて後述する油除去工程（Ｓ２０、図３参照）を実行するか否かを判定する。なお、抵抗スポット溶接装置１０は、上記説明したものの他、複数種類の被溶接材Ｗの情報を格納したデータベースや、被溶接材Ｗの種類に応じた複数の溶接条件を格納したデータベース等を有している。

Ａ２．抵抗スポット溶接方法：
次に、上記抵抗スポット溶接装置１０を用いた抵抗スポット溶接方法について説明する。図３は、本開示の第１実施形態としての抵抗スポット溶接方法のフローチャートである。以下、説明する各ステップは、制御装置１００により実行される。図３に示すように、抵抗スポット溶接方法では、まず、ステップＳ１０（以下、ステップを「Ｓ」と略す）において油検知工程が実行される。次に、Ｓ１５で、油を検知したか否かが判断される。油を検知した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）には、Ｓ２０に進み、油除去工程が実行される。油除去工程後には、Ｓ３０において、ナゲット形成工程が実行される。なお、Ｓ１５において、油が検知されなかった場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、油除去工程（Ｓ２０）を経ずに、Ｓ３０において、ナゲット形成工程が実行される。

すなわち、本実施形態では、油検知工程（Ｓ１０）を経て、油が検知された場合にのみ油除去工程（Ｓ２０）が実行され、油が検知されなかった場合には油除去工程（Ｓ２０）は実行されない。

油検知工程（Ｓ１０）は、被溶接材Ｗの表面に除去すべき油膜Ｆが存在するか否かを調べる工程である。油除去工程（Ｓ２０）は、被溶接材Ｗの表面の油膜Ｆを除去する工程である。なお、「除去する」とは、付着している油の全てを完全に除去することだけでなく、油の一部を除去すること、すなわち油の量を小さくすることも含まれる。ナゲット形成工程（Ｓ３０）は、アルミニウム合金板Ｗ１，Ｗ２を溶融させて接合部分にナゲットを形成して接合させるための工程である。以下、制御装置１００が実行する各工程について詳細に説明する。

図４は、溶接時の電流値Ｉおよび抵抗値Ｒの変化を示す図である。図４において、電流値Ｉの変化を実線で示し、抵抗値Ｒの変化を破線で示している。また、油除去工程（Ｓ２０）を実行するか否かを判断するための抵抗値Ｒの上限閾値Ｒｔのラインを一点鎖線で示している。上限閾値Ｒｔは、予め定められており、制御装置１００が有する図示しない記憶部に記憶されている。本実施形態における上限閾値Ｒｔは、１０００μΩ程度である。なお、上限閾値Ｒｔの値は適宜変更可能である。各工程において、どのような電流値Ｉの変化パターンにて通電するかは、各種データに基づいて電流調整部１０２により調整される。

はじめに、各工程（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）における通電条件について記載する。
油検知工程（Ｓ１０）での通電条件は下記の通りである。
通電時間Ｔ３（図４の時刻ａから時刻ｂに相当）：３２ｍｓ
電流値Ｉ３：１２ｋＡ
油除去工程（Ｓ２０）での通電条件は下記の通りである。
通電時間Ｔ１（図４の時刻ｃから時刻ｄに相当）：１００ｍｓ
最大電流値Ｉ１：（図４の時刻ｄにおける油除去工程（Ｓ２０）での最大電流値に相当。以下、単に「電流値Ｉ１」ともいう）９ｋＡ
なお、油除去工程（Ｓ２０）における電流値Ｉは、時刻ｃ～時刻ｄにかけて０ｋＡ～９ｋＡまで漸増する。
ナゲット形成工程（Ｓ３０）での通電条件は下記の通りである。
通電時間Ｔ２（図４の時刻ｅから時刻ｆに相当）：７０ｍｓ
最大電流値Ｉ２：（図４の時刻４００ｍｓにおけるナゲット形成工程（Ｓ３０）での最大電流値に相当。以下、単に「電流値Ｉ２」ともいう）３８ｋＡ

なお、油検知工程（Ｓ１０）、油除去工程（Ｓ２０）、およびナゲット形成工程（Ｓ３０）の各工程間には、所定時間だけ通電を停止したインターバル区間（時刻ｂ～ｃ、時刻ｄ～ｅ）がそれぞれ設けられている。

油検知工程（Ｓ１０）では、図４において時刻ａからｂに示すように、時間軸で見たときの電流値Ｉの変化パターンが矩形状をなすように、一定の規定電流値Ｉ３にて規定時間Ｔ３通電される。図５は、油検知工程（Ｓ１０）における制御フローを示す図である。図５に示すように、油検知工程（Ｓ１０）では、まずステップ１１（以下、ステップを「Ｓ」と略す）で、抵抗値算出部１０３により、電圧測定部２０１で測定された電圧値および電流測定部２０２で測定された電流値が取得され、電圧値と電流値とから電気抵抗の値が算出される。

次いで、Ｓ１２で、判定部１０４により、Ｓ１１で算出された抵抗値Ｒが上限閾値Ｒｔ以上であるか否かが判断される。抵抗値Ｒが上限閾値Ｒｔ以上である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、Ｓ１３に進み、油が検知された（油検知）と判定される。抵抗値Ｒが上限閾値Ｒｔ未満の場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、Ｓ１４に進み、油が検知されなかった（油非検知）と判定される。Ｓ１３，Ｓ１４の後には、図３に示すＳ１５へ以降する。

図４に示す例では、時刻ａにおける抵抗値Ｒが上限閾値Ｒｔ以上であるため、油除去工程（Ｓ２０）が実行される。抵抗値Ｒが上限閾値Ｒｔ以上であるということは、被溶接材Ｗの表面に抵抗の高い油膜Ｆが形成されていることを意味している。したがって、油膜Ｆを除去するまたは小さくすることなく、ナゲット形成のために比較的大きい電流値による溶接通電を行うと、油膜Ｆに起因した過剰な抵抗発熱が発生する虞れがあるため、油除去工程（Ｓ２０）が実行される。

油除去工程（Ｓ２０）では、図４において時刻ｃから時刻ｄに示すように、時間軸で見たときの変化パターンが直線状に上昇するように、電流調整部１０２により通電時の電流値Ｉが調整される。この油除去工程（Ｓ２０）により、被溶接材Ｗの表面に付着した油膜Ｆが除去される。

次いで、ナゲット形成工程（Ｓ３０）では、図４において時刻ｅから時刻ｆに示すように、時間軸で見たときの変化パターンが、時刻ｅからしばらくは直線状に上昇したのち、一定値（ナゲット形成工程（Ｓ３０）での最大電流値３８ｋＡ）で通電し、その後下降するように、電流調整部１０２により通電時の電流値Ｉが調整される。ナゲット形成工程（Ｓ３０）の最大電流値Ｉ２は、油除去工程（Ｓ２０）時における最大電流値Ｉ１よりも大きい。また、短時間で最大電流値Ｉ２まで上昇しており、ナゲット形成工程（Ｓ３０）開始後の、電流の時間あたりの上昇率が大きい。すなわち、図４において、右上がりのグラフの傾きが大きくなっている。

換言すると、油除去工程（Ｓ２０）の電流値Ｉの変化パターンは、ナゲット形成工程（Ｓ３０）における変化パターンと比べて、経時的に緩やかに上昇する形であり、最大電流値Ｉ１は低く設定されている。すなわち、Ｉ１＜Ｉ２、Ｔ１＞Ｔ２の関係が満たされている。さらに、各工程（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）における電流値Ｉは、小さい方から油除去工程（Ｓ２０）、油検知工程（Ｓ１０）、ナゲット形成工程（Ｓ３０）の順になっている。すなわち、Ｉ１＜Ｉ３＜Ｉ２の関係が満たされている。

また、各工程（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）における通電時間は、短い方から油検知工程（Ｓ１０）、ナゲット形成工程（Ｓ３０）、油検知工程（Ｓ１０）、の順になっている。すなわち、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１の関係が満たされている。また、各工程における通電の積算量（図４において、各工程（Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）のグラフにより形成される部分の面積に相当する）については、ナゲット形成工程（Ｓ３０）における積算量が他の工程Ｓ１０，Ｓ２０よりも大きくなっている。

図４に示すように、ナゲット形成工程（Ｓ３０）の開始時（時刻ｅ）において、上限閾値Ｒｔを超えるような抵抗値Ｒの極端な上昇が見られない。これは、油除去工程（Ｓ２０）において、被溶接材Ｗの表面の油膜Ｆが適度に除去されているため、通電時の急激な抵抗発熱が抑えられているためである。

なお、油検知工程（Ｓ１０）において、経時的に一定の電流値Ｉ３にて通電しており、油除去工程（Ｓ２０）のように経時的に徐々に上昇する形態としていないのは、徐々に電流を大きくすることで生じる誘導起電力の影響により正確な抵抗値Ｒが取得できなくなることを回避するためである。

図６は、接合された被溶接材Ｗの断面の様子について説明する図であり、通電方向に沿う平面における断面の写真が示されている。図６に示すように、径方向および通電方向へ適度に成長したナゲット１１が形成されている。ナゲット１１は、アルミニウム合金板Ｗ２の表面１２にまで達することなく、つまり、通電方向に沿う＋極側（図６において下側）へ過剰に成長することなく適度な範囲で形成されている。

Ａ３．油除去工程（Ｓ２０）での好ましい条件：
以下、本出願人の試験によって得られた、油除去工程（Ｓ２０）における適応条件について考察する。本試験では、接合される被溶接材Ｗとして、アルミニウム合金（Ａ６０６１）からなる板厚０．８ｍｍの金属板Ｗ１と、同じくアルミニウム合金（Ａ６０６１）からなる板厚１．０ｍｍの金属板Ｗ２とを用いた。加圧力は５ｋＮとした。加圧力は、概ね２～１０ｋＮの範囲が好ましい。

図７は、最大電流値と通電時間を適宜変化させたときの接合試験結果を示す図である。図７に示す表Ｍでは、最大電流値と通電時間を適宜変化させた試験において、測定された抵抗値が十分に小さく、かつ、ナゲット径が十分な大きさであるかを総合的に判断して評価した結果を、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」の３段階で示している。「Ａ」は、抵抗値が十分に小さくナゲットの通電方向の過剰な成長が抑制されており、ナゲット径が十分な大きさであることを示している。「Ｂ」は、抵抗値の低減は見られるものの、ナゲット径が減少し、接合強度の点で不十分であることを示している。「Ｃ」は、抵抗値の低減が見られず、ナゲットが通電方向へ過剰に成長してしまったことを示している。

図７から明らかなように、適切な条件としては「Ａ」が得られた条件、すなわち、通電時間は５０ｍｓ以上１００ｍｓ以下、最大電流値は５ｋＡ以上９ｋＡ以下を満たしていることが好ましい。ただし、抵抗値を低減でき、電極３と金属板Ｗ２との溶着を抑制できるという観点では、「Ｂ」の評価も含めて、通電時間は５０ｍｓ以上１２０ｍｓ以下、最大電流値は５ｋＡ以上１２ｋＡ以下も好ましい。なお、接合される被溶接材Ｗを代えて、上記とは異なるアルミニウム合金（６Ｔ０２－Ｔ４）からなる板材の組み合わせ（板厚０．８ｍｍと板厚１．８ｍｍの組み合わせ）にて行った別の試験においても、上記図７に示す表Ｍと略同様の結果が得られた。

［効果］
（１）図９は、上記第１実施形態と同様に、表面に油膜Ｆを有する被溶接材Ｗの抵抗スポット溶接方法であって、油除去工程（Ｓ２０）を有さない比較形態の溶接方法における、溶接時の電流値および抵抗値の変化を示す図である。図９に示す比較形態におけるナゲット形成工程（Ｓ３０）は、初期通電と、本通電とを有している。所定期間（時刻ａ～ｂ）だけ初期通電を行った後、所定期間だけ通電を停止しインターバルをおき（時刻ｂ～ｃ）、その後、本通電（時刻ｃ～ｄ）を行う。本通電の溶接電流値は、初期通電での溶接電流値よりも高く設定されている。

図９に示すように、比較形態では、初期通電開始時（時刻ａ）と、本通電開始時（時刻ｂ）における電気抵抗値Ｒが、２０００μΩを超えている。図１０は、比較形態における、接合された被溶接材Ｗの断面の様子について説明する図であり、通電方向に沿う平面における断面の写真が示されている。図１０に示すように、溶接時に油膜Ｆによる過剰な抵抗発熱が発生することに起因して、通電方向に沿う＋極側（図１０において下側）へのナゲット１３の成長が過剰に促進されている。これにより、ナゲット１３が下側のアルミニウム合金板Ｗ２の表面１２にまで成長しており、このような状態での溶接が行われると、抵抗スポット溶接装置１０の電極３の表面温度が上昇し、電極３と金属板Ｗ２とが溶着してしまうという問題があった。

その点、上記第１実施形態の抵抗スポット溶接装置１０および抵抗スポット溶接方法では、油除去工程（Ｓ２０）において、ナゲット形成工程（Ｓ３０）前に被溶接材Ｗの表面の油を除去できる。このため、その後のナゲット形成工程（Ｓ３０）において、被溶接材Ｗに予め付着した油に起因する過剰な抵抗発熱を低減でき、電極３と金属部材Ｗ２との溶着を抑制でき、電極３が損傷するという問題を回避できる。

（２）また、油除去工程（Ｓ２０）では、ナゲット形成工程（Ｓ３０）の電流値よりも小さい電流値で（Ｉ１＜Ｉ２）通電するため、金属部材Ｗ１，Ｗ２同士の溶融が抑制される。そして、油除去工程（Ｓ２０）とナゲット形成工程（Ｓ３０）とを同じ構成を用いて電流値を変えることにより実現できるので、油を除去するためにヒータ等を用いて加熱して実現する形態や溶液を用いて実現する形態に比べてコストを低減できる。

（３）上記第１実施形態では、油除去工程（Ｓ２０）の通電時間Ｔ１は、ナゲット形成工程（Ｓ３０）の通電時間Ｔ２よりも長い（Ｔ１＞Ｔ２）。このため、ナゲット形成工程（Ｓ３０）の通電時間Ｔ２よりも短い時間で通電する形態と比較して、表面の油膜Ｆを電極２，３が接触する部位からより広い範囲に伝熱させることができる。また、金属部材Ｗ１，Ｗ２同士の溶融を抑えつつ、油膜Ｆをより確実に除去することができる。

（４）上記第１実施形態の油除去工程（Ｓ２０）では、電流値Ｉを経時的に緩やかに上昇させている。このため、一定の電流値で同じ時間通電する形態と比較して、電流積算量を低減できる。

（５）上記第１実施形態の抵抗スポット溶接装置１０および抵抗スポット溶接方法では、油検知工程（Ｓ１０）において電気抵抗値Ｒが取得され、取得された電気抵抗値Ｒが予め定められた上限閾値Ｒｔ以上であるときに油除去工程（Ｓ２０）が行われる。すなわち、電気抵抗値Ｒが高く、溶接時に過剰な抵抗発熱を引き起こす程度の油が付着している可能性が高い状況において、油除去を行うことができる。加えて、電気抵抗値Ｒが低く、溶接時に過剰な抵抗発熱を引き起こすほどの油が付着していない可能性が高い状況において、油除去工程（Ｓ２０）が行われないので、無駄な通電が行われることを抑制できる。

（６）上記第１実施形態の油除去工程（Ｓ２０）の通電条件において、通電時間Ｔ１は５０～１００ｍｓ、電流値Ｉ１は５～９ｋＡの範囲となっている。このため、電極２，３と金属板Ｗ１，Ｗ２との溶着を抑制しつつ、適正な径を有するナゲットを形成することができ、アルミニウム合金板Ｗ１，Ｗ２同士の溶接部の接合強度を良好にできる。

Ｂ．第２実施形態：
次に、本開示の第２実施形態の抵抗スポット溶接方法について、図８を参照して説明する。図８は、第２実施形態における溶接時の電流値および抵抗値の変化を示す図である。なお、抵抗スポット溶接装置１０の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

上記第１実施形態では、油検知工程（Ｓ１０）において取得された抵抗値Ｒが、上限閾値Ｒｔ以上である場合に、次の油除去工程（Ｓ２０）を実行するものとした。すなわち、油膜Ｆを除去する必要があるか否かが判断されたのち、必要がある場合にのみ油除去工程（Ｓ２０）を実行したが、第２実施形態では、油検知工程（Ｓ１０）を有さない。

図８に示すように、第２実施形態の抵抗スポット溶接方法では、まず、油除去工程（Ｓ２０）（時刻ａ～ｂ）が実行される。油除去工程（Ｓ２０）の後には、ナゲット形成工程（Ｓ３０）が実行される。第２実施形態におけるナゲット形成工程（Ｓ３０）では、上記比較形態（図９参照）で説明したものと同様に、初期通電（時刻ｃ～ｄ）と本通電（時刻ｅ～ｆ）とを有している。油除去工程（Ｓ２０）とナゲット形成工程（Ｓ３０）における電流値および通電時間の関係については上記第１実施形態と同様である（Ｉ１＜Ｉ２、Ｔ１＞Ｔ２）。

本実施形態においても、確実に油除去工程（Ｓ２０）が実行されるため、上記第１実施形態と同様の効果（１）～（４）、（６）を奏することができる。

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上記第１実施形態のナゲット形成工程（Ｓ３０）において、第２実施形態と同様に、本通電前に初期通電を有していてもよい。

（Ｃ２）上記各実施形態では、２枚のアルミニウム合金板Ｗ１，Ｗ２同士を溶接する抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接装置１０として本開示を適用した場合について説明した。本開示はこれに限らず、３枚以上の板材（金属板）同士を溶接する抵抗スポット溶接装置として適用してもよい。また、本開示の抵抗スポット溶接装置１０に適用可能な金属板の材料としては、アルミニウム合金に限らず、鉄（鋼材）、マグネシウム、チタン、銅等であってもよい。また、異種金属同士の溶接に適用することもできる。

（Ｃ３）上記各実施形態では、抵抗値算出部１０３で電気抵抗の値Ｒを算出するに当たり、電圧測定部２０１で測定された電圧値および電流測定部２０２で測定された溶接電流値を利用していた。これに限らず、電圧測定部２０１で測定された電圧値および予め設定された溶接電流値（固定値）を利用してもよい。

（Ｃ４）上記各実施形態では、油除去工程（Ｓ２０）において、電流値Ｉを経時的に上昇させるものとしたが、はじめから一定の電流値で通電するようにしてもよい。

本開示は、上記各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…ガン本体、１ａ…上部、１ｂ…下部、２…上部電極、３…下部電極、４…電極昇降装置、５…電流調整装置、１０…抵抗スポット溶接装置、１１…ナゲット、１２…表面、１３…ナゲット、４１…サーボモータ、４２…昇降部材、１００…制御装置、１０１…電極位置調整部、１０２…電流調整部、１０３…抵抗値算出部、１０４…判定部、２０１…電圧測定部、２０２…電流測定部、Ｆ…油膜、Ｇ…スポット溶接ガン、Ｓ１０…油検知工程、Ｓ２０…油除去工程、Ｓ３０…ナゲット形成工程、ＲＡ…ロボットアーム、Ｗ…被溶接材、Ｗ１…アルミニウム合金板（金属板、金属部材）、Ｗ２…アルミニウム合金板（金属板、金属部材）

Claims (9)

1. 複数の金属部材を互いに重ね合わせた被溶接材を一対の電極により挟んで通電することにより、前記被溶接材を接合する抵抗スポット溶接方法であって、
   前記被溶接材において前記電極と対向する表面には油が付与されており、
   前記一対の電極間に通電を行うことにより、前記表面の前記油の少なくとも一部を除去する油除去工程と、
   前記油除去工程の後に実行される工程であって、前記一対の電極間に通電を行うことにより、前記被溶接材の重なり部分にナゲットを形成するナゲット形成工程と、
   を備える抵抗スポット溶接方法。
2. 前記油除去工程の最大電流値をＩ１とし、前記ナゲット形成工程の最大電流値をＩ２としたとき、Ｉ１＜Ｉ２の関係を満たす請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
3. 前記油除去工程の通電時間をＴ１とし、前記ナゲット形成工程の通電時間をＴ２としたとき、Ｔ１＞Ｔ２の関係を満たす請求項１または請求項２に記載の抵抗スポット溶接方法。
4. 前記油除去工程では、前記油除去工程の電流値を経時的に上昇させながら通電を行う請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接方法。
5. 前記油除去工程の前に実行される工程であって、経時的に一定の電流値にて前記一対の電極間に通電を行うことにより、電気抵抗値を取得し、取得された前記電気抵抗値が予め定められた閾値以上であるか否かを判断する油検知工程をさらに有し、
   前記油検知工程において前記電気抵抗値が予め定められた閾値以上であると判断されたときに前記油除去工程を行い、前記電気抵抗値が予め定められた閾値未満であると判断されたときに前記油除去工程を行わない請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接方法。
6. 前記油除去工程の最大電流値をＩ１とし、前記ナゲット形成工程の最大電流値をＩ２とし、前記油検知工程の前記電流値をＩ３としたとき、Ｉ１＜Ｉ３＜Ｉ２の関係を満たす請求項５に記載の抵抗スポット溶接方法。
7. 前記複数の金属部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載の抵抗スポット溶接方法。
8. 前記油除去工程において、通電時間は５０ｍｓ以上１００ｍｓ以下であり、最大電流値は５ｋＡ以上９ｋＡ以下である請求項７に記載の抵抗スポット溶接方法。
9. 抵抗スポット溶接装置であって、
   複数の金属部材を互いに重ね合わせた被溶接材を挟む一対の電極と、
   前記一対の電極への通電を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記被溶接材の前記電極と対向する表面に付与された油の少なくとも一部を除去するための電流値で前記一対の電極に通電した後、前記被溶接材の重なり部分にナゲットを形成するための電流値で前記一対の電極に通電するように制御する抵抗スポット溶接装置。

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