特開 2022-191767 スポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191767

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】スポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/11 20060101AFI20221221BHJP

【ＦＩ】

B23K11/11 520

B23K11/11 540

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021100204

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 康信

(72)【発明者】

【氏名】上川畑 正仁

(72)【発明者】

【氏名】岡田 徹

(72)【発明者】

【氏名】泰山 正則

【テーマコード（参考）】

4E165

【Ｆターム（参考）】

4E165AA01

4E165AA05

4E165AA12

4E165AB04

4E165AB13

4E165BA06

4E165BB02

4E165BB12

4E165BB21

4E165BB22

4E165BB23

4E165CA02

4E165CA06

4E165CA13

(57)【要約】

【課題】複数枚の薄板から構成される板組のスポット溶接において、シートセパレーション及び部材の表面の凹凸を、簡便な構造によって抑制可能なスポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係るスポット溶接用複動式電極は、棒状電極と、棒状電極の基端を支持するアダプターと、棒状電極を包囲し、棒状電極の軸方向に沿って第１位置と第２位置との間で移動可能に構成されたスリーブと、棒状電極の軸方向に沿って、棒状電極の先端側に向けて、スリーブを基端側から押すコイルばねと、スリーブと接続され、且つ、棒状電極の軸方向に沿ってスリーブの第１位置を調整可能に構成された位置決め機構と、を備え、第１位置はスリーブの先端が棒状電極の先端に対して先端側へ突出する位置であり、位置決め機構によってスリーブの棒状電極からの突出量を調整可能である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状電極と、
前記棒状電極の基端を支持するアダプターと、
前記棒状電極を包囲し、前記棒状電極の軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側にある第１位置と前記棒状電極の前記基端側にある第２位置との間で移動可能に構成されたスリーブと、
前記棒状電極の前記軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側に向けて、前記スリーブを基端側から押すコイルばねと、
前記スリーブと接続され、且つ、前記棒状電極の前記軸方向に沿って前記スリーブの前記第１位置を調整可能に構成された位置決め機構と、
を備え、
前記第１位置は前記スリーブの先端が前記棒状電極の先端に対して先端側へ突出する位置であり、前記位置決め機構によって前記スリーブの前記棒状電極からの突出量を調整可能である、
スポット溶接用複動式電極。

【請求項2】

前記スリーブが、その基端にねじ部を有し、
前記位置決め機構が、前記スリーブの前記ねじ部と螺合するねじ部を有するスリーブベースと、前記スリーブを前記スリーブベースに固定するスリーブ固定部材とから構成され、
前記スリーブベースの前記ねじ部のピッチが１．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接用複動式電極。

【請求項3】

前記スリーブが金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスポット溶接用複動式電極。

【請求項4】

前記棒状電極が円柱状であり、前記スリーブが円筒形状であり、
前記スリーブの内周の半径と、前記棒状電極の外周の半径との差が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極。

【請求項5】

前記コイルばねのばね定数が０．０５ｋＮ／ｍｍ～０．３０ｋＮ／ｍｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極。

【請求項6】

前記棒状電極の先端の形状が、曲率半径がＲ２０～Ｒ１２０のＲ形であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極。

【請求項7】

一対の、請求項１～６のいずれか一項に記載の複動式電極を備えるスポット溶接装置。

【請求項8】

２枚以上の金属板から構成される板組を、一対の、請求項１～６のいずれか一項に記載の複動式電極を用いてスポット溶接する工程を備えるスポット溶接部材の製造方法。

【請求項9】

前記板組が、４枚以上の前記金属板から構成され、
前記板組の一方又は両方の表面に配置される前記金属板の板厚が０．７ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項８に記載のスポット溶接部材の製造方法。

【請求項10】

前記スポット溶接の際に、前記スリーブが前記第１位置にあるときの前記スリーブの先端に対する前記棒状電極の先端の突出量が、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載のスポット溶接部材の製造方法。

【請求項11】

前記スポット溶接の終了後の、単位ｍｓｅｃでの加圧力保持時間Ｔｈが、下記式１を満たすことを特徴とする請求項８～１０のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法。
１５×（Σｈｉ）^２≦Ｔｈ≦５０×（Σｈｉ）^２ （式１）
ここで、前記式１におけるΣｈｉは、前記板組を構成する前記金属板の、単位ｍｍでの板厚の合計値である。

【請求項12】

前記一対の複動式電極が備える一対の棒状電極の中立位置と、前記一対の複動式電極が備える一対のスリーブの中立位置と、が一致するように、一方又は両方の前記複動式電極において、前記スリーブが前記第１位置にあるときの前記スリーブの先端に対する前記棒状電極の先端の突出量を調整することを特徴とする請求項８～１１のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属板を重ね溶接して得られる重ね溶接部材の製造方法のひとつとして、スポット溶接がある。スポット溶接は、水冷された２つの銅電極で複数枚数の金属板を挟み、電極で加圧した状態で通電し、金属板を溶融凝固させる溶接方法である。スポット溶接は簡便であり、また、スポット溶接機は安価である。従ってスポット溶接は、様々な技術分野で用いられている。

【0003】

しかしながら、スポット溶接には、シートセパレーション（重ね抵抗溶接において、溶接の結果、ナゲットの周囲に生じる板の隙間）が発生しやすいという問題がある。シートセパレーションは、薄板のスポット溶接において特に顕著に生じる。

【0004】

さらに、板組の表面に薄板が配された板組のスポット溶接では、その表面薄板の接合不良も問題となる。板組の最表面に配された鋼板は、水冷電極の抜熱作用によって、ナゲットが形成されにくい。また、板組を構成する鋼板の枚数が大きい場合、電極加圧力を大きくする必要がある。電極加圧力が大きいほど、板組の最表面に配された鋼板と電極との接触面積が増大し、電極による抜熱量が一層大きくなる。

【0005】

接合不良を防ぐためには、板組の最表面の鋼板を溶融させなければならない。そのためには、溶接電流値を高め、且つ電極加圧力を低下させる必要がある。しかしながら、電極加圧力を低下させると、散りが発生しやすくなる。従って、多数枚、例えば４枚以上の薄い金属板をスポット溶接する際には、溶接電流値及び電極加圧力に関して、極めて狭い範囲内にある最適範囲を求める必要が生じる。また、接合不良を回避するための溶接電流値及び電極加圧力の最適値を見つけたとしても、シートセパレーションを抑制することはできない。

【0006】

シートセパレーションを抑制するための技術として、例えば特許文献１には、積み重ねられた複数の金属板を含む板組の抵抗スポット溶接に用いられる複合電極であって、当該複合電極は、先端面が前記板組に接触して押し付けられる棒状の電極体と、前記電極体が挿入される貫通穴を有し、先端面が前記板組に接触して押し付けられる剛体であって、前記電極体に対して電気的に接続されていない、導電体を含む剛体と、前記剛体の後端に連結され、前記板組への前記電極体及び前記剛体の押付けに伴って、前記剛体に押付け圧力を加える弾性体と、を備え、前記電極体の前記先端面の外周縁と前記剛体の前記先端面の内周縁との間隔が０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下である、複合電極が開示されている。特許文献１に記載の複合電極によれば、自動車を始めとする輸送用機械、産業用機械等に用いられる超ハイテン材のスポット溶接において、適正電流範囲を拡大すること、及び溶接継手強度を向上することが可能となる。

【0007】

一方、最表面が薄板とされた板組の溶接にスポット溶接を適用する場合、シートセパレーションの問題に加えて、スポット溶接部の表面に凹凸が生じやすいという問題がある。この凹凸は、電極と被溶接材との接触部、及びその近傍に形成される。例えば、特許文献１に開示のスポット溶接装置を用いて得られた溶接継手では、剛体の先端の内周縁において凹凸が生じる。

【0008】

特許文献１に記載の発明が適用される、自動車を始めとする輸送用機械及び産業用機械の技術分野において、スポット溶接部の表面に形成される凹凸は特段問題視されない。従って、特許文献１に記載の発明においては、スポット溶接部の表面の凹凸を抑制することは課題とされておらず、また、具体的な凹凸抑制手段も開示されていない。しかしながら、部材の寸法精度に対する要求が厳しい技術分野にスポット溶接を適用するために、スポット溶接部の表面の凹凸を抑制可能な技術が待望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第６２８８０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、複数枚の薄板から構成される板組のスポット溶接において、シートセパレーション及び部材の表面の凹凸を、簡便な構造によって抑制可能なスポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の要旨は以下の通りである。

【0012】

（１）本発明の一態様に係るスポット溶接用複動式電極は、棒状電極と、前記棒状電極の基端を支持するアダプターと、前記棒状電極を包囲し、前記棒状電極の軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側にある第１位置と前記棒状電極の前記基端側にある第２位置との間で移動可能に構成されたスリーブと、前記棒状電極の前記軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側に向けて、前記スリーブを基端側から押すコイルばねと、前記スリーブと接続され、且つ、前記棒状電極の前記軸方向に沿って前記スリーブの前記第１位置を調整可能に構成された位置決め機構と、を備え、前記第１位置は前記スリーブの先端が前記棒状電極の先端に対して先端側へ突出する位置であり、前記位置決め機構によって前記スリーブの前記棒状電極からの突出量を調整可能である。
（２）上記（１）に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記スリーブが、その基端にねじ部を有し、前記位置決め機構が、前記スリーブの前記ねじ部と螺合するねじ部を有するスリーブベースと、前記スリーブを前記スリーブベースに固定するスリーブ固定部材とから構成され、前記スリーブベースの前記ねじ部のピッチが１．０ｍｍ以下であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記スリーブが金属製であってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記棒状電極が円柱状であり、前記スリーブが円筒形状であり、前記スリーブの内周の半径と、前記棒状電極の外周の半径との差が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記コイルばねのばね定数が０．０５ｋＮ／ｍｍ～０．３０ｋＮ／ｍｍであってもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記棒状電極の先端の形状が、曲率半径がＲ２０～Ｒ１２０のＲ形であってもよい。
（７）本発明の別の態様に係るスポット溶接装置は、一対の、上記（１）～（６）のいずれか一項に記載の複動式電極を備える。
（８）本発明の別の態様に係るスポット溶接部材の製造方法は、２枚以上の金属板から構成される板組を、一対の、上記（１）～（６）のいずれか一項に記載の複動式電極を用いてスポット溶接する工程を備える。
（９）上記（８）に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記板組が、４枚以上の前記金属板から構成され、前記板組の一方又は両方の表面に配置される前記金属板の板厚が０．７ｍｍ以下であってもよい。
（１０）上記（８）又は（９）に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記スポット溶接の際に、前記スリーブが前記第１位置にあるときの前記スリーブの先端に対する前記棒状電極の先端の突出量が、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。
（１１）上記（８）～（１０）のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記スポット溶接の終了後の、単位ｍｓｅｃでの加圧力保持時間Ｔｈが、下記式１を満たしてもよい。
１５×（Σｈｉ）^２≦Ｔｈ≦５０×（Σｈｉ）^２…（式１）
ここで、前記式１におけるΣｈｉは、前記板組を構成する前記金属板の、単位ｍｍでの板厚の合計値である。
（１２）上記（８）～（１１）のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記一対の複動式電極が備える一対の棒状電極の中立位置と、前記一対の複動式電極が備える一対のスリーブの中立位置と、が一致するように、一方又は両方の前記複動式電極において、前記スリーブが前記第１位置にあるときの前記スリーブの先端に対する前記棒状電極の先端の突出量を調整してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、複数枚の薄板から構成される板組のスポット溶接において、シートセパレーション及び部材の表面の凹凸を、簡便な構造によって抑制可能なスポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る複動式電極の一例の断面図である。

【図2】スリーブを装着しない状態での棒状電極の一例の断面図である。

【図3】スリーブ及び位置決め機構の一例の断面図である。

【図4】本実施形態に係る複動式電極を用いたスポット溶接をする直前の状態の模式図である。

【図5】本実施形態に係る複動式電極を用いたスポット溶接中の状態の模式図である。

【図6】２枚の鋼板（板厚０．７ｍｍの薄板）に通常のスポット溶接をすることによって形成された溶接部の断面写真である。

【図7A】８枚の鋼板（板厚０．７ｍｍの薄板）に通常のスポット溶接をすることによって形成された溶接部の断面写真である。

【図7B】図７Ａの溶接部の周辺のシートセパレーションの写真である。

【図8】棒状電極を包囲するスリーブを有する複動式電極を用いて、スリーブの突出量を調整することなく製造したスポット溶接部材の断面写真である。

【図9】棒状電極と、スリーブと、スリーブの位置決め機構とを有する複動式電極を用いて、スリーブの突出量を微調整してからスポット溶接して得られたスポット溶接部材の断面写真である。

【図10】棒状電極と、スリーブと、スリーブの位置決め機構とを有する複動式電極を用いて、スリーブの突出量を微調整してからスポット溶接して得られたスポット溶接部材の断面写真である。

【図11A】加圧力保持時間を３００ｍｓｅｃ（６０Ｈｚ、１８サイクル）としたスポット溶接によって得られた溶接部の断面図である。

【図11B】加圧力保持時間を５００ｍｓｅｃ（６０Ｈｚ、３０サイクル）としたスポット溶接によって得られた溶接部の断面図である。

【図11C】加圧力保持時間を７００ｍｓｅｃ（６０Ｈｚ、４２サイクル）としたスポット溶接によって得られた溶接部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のスポット溶接用複動式電極（以下、単に「複動式電極」と称する場合がある）、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法について、その実施形態を詳述する。

【0016】

図１に例示されるように、本発明の一態様に係る複動式電極１は、棒状電極１１と、棒状電極１１の基端を支持するアダプター１２と、棒状電極１１を包囲し、棒状電極１１の軸方向に沿って、棒状電極１１の先端側にある第１位置と棒状電極１１の基端側にある第２位置との間で移動可能に構成されたスリーブ１３と、棒状電極１１の軸方向に沿って、棒状電極１１の先端側に向けて、スリーブ１３を基端側から押すコイルばね１４と、スリーブ１３と接続され、且つ、棒状電極１１の軸方向に沿ってスリーブ１３の第１位置を調整可能に構成された位置決め機構１５と、を備える。

【0017】

図２に、棒状電極１１及びアダプター１２の一例を示す。棒状電極１１は、スポット溶接用の電極である。その種類は特に限定されず、後述する位置決め機構１５を接続可能なスポット溶接用電極を、本実施形態に係る複動式電極１の棒状電極１１として適宜用いることができる。具体的には、後述する位置決め機構１５のスリーブベース１５２の脱落を防止できるシャンク１１２を有するスポット溶接用電極が好適に用いられる。

【0018】

図１及び図２に例示される棒状電極１１は、シャンク１１２と、この先端に被せられたキャップチップ１１１とから構成される、いわゆるキャップ形電極である。一方、棒状電極１１が一体形電極であってもよい。電極先端形状も特に限定されない。

【0019】

アダプター１２は、棒状電極１１の基端を支持する部材である。アダプター１２を介して、棒状電極１１はスポット溶接装置に装着される。なお、アダプター１２と棒状電極１１とが一体的に形成され、１つの部材をなしていてもよい。アダプター１２と棒状電極１１とが一部材である場合、シャンク１１２以外の部分、例えばキャップチップ１１１によって後述する位置決め機構１５のスリーブベース１５２の脱落を防止することが好ましい。

【0020】

図３に、スリーブ１３、コイルばね１４、及び位置決め機構１５を示す。スリーブ１３は、シートセパレーション、及び溶接部材の表面の凹凸の抑制のために極めて重要な部材の一つである。スリーブ１３は、円筒状の形状を有し、その内部に棒状電極１１が挿入される。これにより、スリーブ１３は、棒状電極１１を包囲するように複動式電極１に備え付けられる。

【0021】

スリーブ１３は、棒状電極１１の軸方向に沿って、棒状電極１１の先端側にある第１位置と棒状電極１１の基端側にある第２位置との間で移動可能に構成される。例えば図１及び図３に例示される複動式電極１においては、スリーブ１３を移動させるために、シャンク１１２及びスリーブベース１５２が用いられている。シャンク１１２は、スリーブベース１５２の脱落を防止する機能を有する凸部１１２１を有する。スリーブベース１５２には、棒状のシャンク１１２を挿入させるための穴１５２２が形成されている。また、スリーブベース１５２は、その穴にシャンク１１２が挿入された状態で、アダプター１２と、シャンク１１２の凸部との間に配置される。これにより、スリーブベース１５２は、シャンク１１２に対して摺動可能となる。そして、スリーブベース１５２に固定されたスリーブ１３は、棒状電極１１の軸方向に沿って、棒状電極１１について相対的に移動可能となる。

【0022】

第１位置及び第２位置とは、棒状電極１１の軸方向に沿ってスリーブ１３が移動可能な範囲の両端のことである。便宜上、スリーブ１３の移動可能な範囲の両端のうち、棒状電極１１の先端側（即ち、被溶接材と接触する側）にある方を第１位置と称し、棒状電極１１の基端側（即ち、アダプター１２と接続される側）にある方を第２位置と称する。

【0023】

スリーブ１３は、後述するコイルばね１４によって棒状電極１１の基端側から先端側に向けて押されているので、特に外力がかけられない限りは第１位置に配されることとなる（図１参照）。第１位置の位置決めについては後述する。また、スリーブ１３が最大限に基端側に押し込まれたとき（例えばコイルばね１４が最大限に押し込まれたとき）のスリーブ位置が、第２位置となる。当然のことながら、スリーブ１３が第２位置にあるときに、スリーブ１３の先端が棒状電極１１の先端と同じ位置か、棒状電極１１の先端よりも基端側に位置するように、第２位置を位置決めする必要がある。第２位置にあるスリーブ１３の先端が、棒状電極１１の先端よりも突出する場合、棒状電極１１を非溶接物に接触させられず、スポット溶接が実施できないからである。

【0024】

スリーブ１３の先端を棒状電極１１の先端よりも突出させた状態で、一対の複動式電極１を板組に押し当てると、スリーブ１３は、棒状電極１１の先端が板組に当たるまで押し込まれ、押し込まれる長さ（即ち後述の突出量Ｐ）に応じた加圧力で、板組を挟持することができる。

【0025】

スリーブ１３は、棒状電極１１と同軸に移動可能に配置されているので、スポット溶接点の周辺の金属板の変形を抑制することができる。これにより、棒状電極１１の先端と、板組の最表面の金属板との接触面積を小さく維持することができる。この場合、電流密度を高くして、且つ最表面の金属板から棒状電極１１への熱伝達を抑制することができる。従って、最表面の金属板まで及ぶナゲットを形成できる。また、板組の板厚方向中心部においても加圧範囲を広くできるので、散りの発生を伴わずに、溶接変形の小さい多枚数の板組にナゲットを形成することができる。

【0026】

さらに、スリーブ１３を用いて棒状電極１１が接する溶接点の周囲を押圧し、鋼板の変形を抑制することにより、シートセパレーションを抑制することができる。本実施形態に係る複動式電極１では、棒状電極１１の周囲に、棒状電極１１の軸方向に移動可能なスリーブ１３を設け、このスリーブ１３を棒状電極１１の先端側に向けてコイルばね１４で押すことにより、簡便な機構で溶接点の周囲を押圧することができる。

【0027】

コイルばね１４は、アダプター１２及びスリーブ１３を直接的又は間接的に接続し、棒状電極１１の軸方向に沿って、棒状電極１１の先端側に向けて、スリーブ１３を基端側から押す部材である。これによりコイルばね１４は、スポット溶接の際に、スリーブ１３が被溶接材を押圧する力を発生させることができる。

【0028】

図１に例示される複動式電極１において、コイルばね１４は、その中心を棒状電極１１のシャンク１１２が貫通した状態で、スリーブベース１５２とアダプター１２との間に配置される。これによりコイルばね１４は、スリーブベース１５２をアダプター１２から離すように押す。ひいては、コイルばね１４は、スリーブベース１５２に固定されたスリーブ１３を棒状電極１１の先端側に押す。

【0029】

なお、棒状電極１１の軸方向に沿って、棒状電極１１の先端側にスリーブ１３を押すことができる限り、コイルばね１４は、その均等物である弾性体、その他の部材と置換することが可能である。ただし、複動式電極１の構造を簡素化し、取り扱いを容易にする観点からは、コイルばね１４を用いることが最も好ましい。

【0030】

位置決め機構１５は、スリーブ１３と接続されており、スリーブ１３の第１位置を、棒状電極１１の軸方向に沿って位置決めするように構成された部材である。これにより、スリーブ１３の第１位置は、スリーブ１３の先端が棒状電極１１の先端に対して先端側へ突出する位置とされる。換言すると、スリーブ１３が第１位置にあるときに、スリーブ１３の先端は棒状電極１１の先端に対して突出する。また、位置決め機構１５を用いることで、スリーブの突出量Ｐが調整可能となる。ここでスリーブ１３の突出量Ｐとは、スリーブ１３が第１位置にあるとき（即ち、スリーブ１３に外力がかけられていないとき）に棒状電極１１の軸方向に沿って測定される、スリーブ１３の先端と棒状電極１１の先端との間の距離である。

【0031】

スリーブ１３の突出量Ｐは、スポット溶接の際にスリーブ１３が被溶接材を押圧する力と密接に関連する。突出量Ｐと、コイルばね１４のばね定数との積が、スリーブ１３の押圧力である。従って、突出量Ｐの制御を介して、スリーブ１３による押圧力を制御することができる。

【0032】

スリーブ１３、コイルばね１４、及び位置決め機構１５を有する複動式電極によれば、スポット溶接の際の棒状電極１１とスリーブ１３との位置関係を微調整することができる。これにより、シートセパレーションを抑制し、さらに、スポット溶接部材の表面の凹凸を抑制することができる。そのメカニズムは、以下の通りであると考えられている。

【0033】

一対の、スリーブを有する複動式電極を用いてスポット溶接をする場合、棒状電極及びスリーブの両方で板組を加圧することとなる。ここで、一対の電極の先端間の中立位置と、一対のスリーブの先端間の中立位置とがずれる場合がある。中立位置のずれは、公差内での各部材の寸法誤差があることや、直流電源を用いて溶接する際に極性に対して非対称に電極先端が損耗することなどに起因して生じると考えられる。特にめっき鋼板を直流電源で溶接する場合には、板組の表裏面で非対称な損耗が生じる場合が多いため、本発明が特に有用である。

【0034】

本発明者らは、この中立位置のわずかなずれが外乱となり、スポット溶接部材の表面に表裏非対称な凹凸を生じさせていると推定した。そして、一対の電極の先端間の中立位置と一対のスリーブの先端間の中立位置とを、位置決め機構１５を用いて一致させた状態でスポット溶接を行うと、スポット溶接部材の表面の表裏非対称な凹凸を抑制することができた。

【0035】

また、板組の表面にある２枚の金属板の厚さが異なっている場合には、ナゲットを表裏均等な形状に形成するよりも、一方の表面にナゲットが偏位するように溶接をしたほうが好ましい場合がある。この場合は、電極先端の中立位置と、スリーブ先端の中立位置とを一致させるよりも、別の条件の方が好ましいことがある。この場合でも、スリーブの位置決め機構を有する複動式電極であれば、容易に溶接条件を設定することができる。

【0036】

位置決め機構１５の構成は特に限定されない。例えば、スリーブが、その基端にねじ部を有し、位置決め機構が、スリーブのねじ部と螺合するねじ部を有するスリーブベースと、スリーブをスリーブベースに固定するスリーブ固定部材とから構成されてもよい。以下、この構成について詳細に説明する。

【0037】

図１及び図３に例示される位置決め機構１５は、スリーブ固定部材（ロックナット）１５１、及びスリーブベース１５２を有する。スリーブ１３は、その基端におねじ部１３１を有し、スリーブベース１５２は、スリーブ１３のおねじ部１３１と螺合するように構成されためねじ部１５２１を有する。スリーブ１３を回転させることにより、スリーブ１３の先端位置を、棒状電極１１の軸方向に沿って微調整し、これにより突出量Ｐを微調整することができる。ロックナット１５１は、スリーブ１３をスリーブベース１５２に固定する部材である。

【0038】

なお、本発明者の検討結果によれば、突出量Ｐとばね定数との積に依存する加圧力が、スポット溶接部材の表面の凹凸に及ぼす影響はきわめて大きい。一方、コイルばねのばね定数にはばらつきがある。例えばＪＩＳ Ｂ ２７０４－２ ２００９に定められたばね定数の規格によれば、１級のばねであっても、有効巻き数が３を超え、１０以下の場合、ばね定数には±５％の誤差が許容され、有効巻き数が１０を超える場合には±４％の誤差が許容される。従って、一対の複動式電極１に設けられた２つのコイルばねのばね定数は、たとえ同じ長さ及び型式であったとしても、わずかに相違することが通常である。もし、一対の複動式電極１の突出量Ｐを同一量としてスポット溶接をすると、一対のスリーブ１３による押圧力は相違する可能性が高い。スリーブ１３が金属板に弱く当たる側では、板組の最表面の金属板に形成されるナゲットが小さくなり、またインデンテーションが深くなる。一方、スリーブ１３が金属板に強く当たる側では、ナゲットが大きくなり、インデンテーションが浅くなる。特に大きなナゲットを形成する場合、電極直下の金属板は、広い範囲で加熱され、強度を失うため、この現象が顕著となる。

【0039】

ばね定数のばらつきを吸収し、板組の表裏で同一の押圧力を発生させるためには、突出量Ｐが可能な限り精密に調整可能とされるべきである。以上の理由により、スリーブベース１５２のめねじ部１５２１のピッチは、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。めねじ部１５２１がピッチ１．０ｍｍの六角ねじであるとき、突出量Ｐを約０．０８ｍｍ単位で調整することができるので、表面の凹凸を一層確実に抑制可能となる。六角ねじが有する６つの頂点、及び６つの辺を用いれば、六角ねじの回転角を約３０度単位で調整できる。そのため、めねじ部１５２１がピッチ１．０ｍｍの六角ねじであるとき、１．０ｍｍ÷（３６０度÷３０度）＝約０．０８ｍｍ単位で、突出量Ｐを調整可能である。スリーブベース１５２のめねじ部１５２１のピッチは、０．５ｍｍ以下であることが、より好ましい。もっとも後述する通り、本実施形態に係る一対の複動式電極を用いたスポット溶接において、スリーブ１３による押圧力を同一とする必要はなく、むしろ積極的に相違させるべき状況も想定しうる。このような場合も、突出量Ｐを微調整可能な構成は有利に働く。

【0040】

一方、位置決め機構１５を、図１及び図３に例示されたもの以外とすることもできる。例えば、スリーブ１３の内面にめねじ部を設け、これと螺合するおねじ部をスリーブベース１５２に設けてもよい。また、ねじ部を設ける代わりに、スリーブ１３とスリーブベース１５２との間に金属箔を挿入することによっても、突出量Ｐを精密に調整することができる。その他、目的に応じて好適な位置決め機構１５を適宜採用することができる。ただし、本発明者の検討によれば、ねじ式の位置決め機構１５が最も好適であると考えられる。ねじ式の位置決め機構１５は、構造が単純かつ小型であるので、複動式電極１を既存のスポット溶接機に取り付け可能とすることができる。また、ねじ式の位置決め機構１５は、突出量Ｐの調整を短時間で容易に行うことができる。

【0041】

以下、本実施形態に係る複動式電極１の一層好ましい態様について説明する。

【0042】

スリーブ１３の材質は特に限定されず、外部からの力に対して実質的に変形しない剛体を構成可能な材料を、適宜採用することができる。スリーブ１３は好ましくは金属製であり、特に好ましくは銅合金製である。スリーブ１３を金属製にすることにより、スリーブ１３の耐熱性を確保することができる。特に、溶接される板組を構成する金属板の枚数が多い場合、溶接のために投入される熱量が大きくなり、さらに溶接に要する時間も長くなる。従って、スリーブ１３の耐熱性を確保することは重要である。さらに、金属製のスリーブ１３には、冷却が容易であるというメリットもある。加えて、位置決め機構１５がねじ式である場合、金属製のスリーブ１３には、ねじ部のピッチを小さくして、突出量Ｐの調節精度を一層高められるというメリットもある。スリーブ１３は、一層好ましくは、融点が８００℃以上であり、また、降伏強度が５０ＭＰａ以上である金属製である。このような金属の一例は、鋼、ステンレス、及び銅合金などである。

【0043】

なお、スリーブ１３に通電することは許容される。スリーブ１３への分流はさほど大きくない。本発明者らの実験の結果によれば、スポット溶接中にスリーブ１３に通電したとしても、スポット溶接部材の表面性状、及びその他の特性に悪影響は生じない。従って、スリーブ１３の材質を絶縁性素材にする必要はなく、また、スリーブ１３と棒状電極１１との間に絶縁材を設ける必要はない。一方、スリーブ１３の耐熱性を重視しない場合は、スリーブ１３を絶縁性の非金属材料としたり、スリーブ１３を棒状電極１１から電気的に絶縁させる絶縁部材を複動式電極１に設けたりしてもよい。

【0044】

棒状電極１１及びスリーブ１３の形状は特に限定されないが、スリーブ１３が円筒形状である場合、例えば、スリーブ１３の内周の半径と、棒状電極１１の外周の半径との差が約０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが好ましい。スリーブ１３の内周の半径と、棒状電極１１の外周の半径との差が近しいほど、溶接点の周囲における金属板の浮き上がりの抑制効果が高まる。一方、スリーブ１３の内周の半径と、棒状電極１１の外周の半径との差を０．２ｍｍ以上とすることにより、スリーブ１３のかじりを回避することができる。スリーブ１３が正多角形状である場合は、例えば、スリーブ１３の内接円の半径と、棒状電極１１の半径との差が約０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが好ましい。

【0045】

スリーブ１３は、図２等においては、円柱状の棒状電極１１を取り囲む円筒形状とされている。しかしながら、スリーブ１３を完全な円筒形状とする必要はない。即ち、スリーブ１３は、必ずしも棒状電極１１の全周を取り巻く必要はない。スリーブ１３と金属板とが接する領域が、電極の軸に対して対象となるように配置し、且つ、この領域の合計が電極の軸に対してなす角度が、１８０°以上となるようにすればよい。また、スリーブ１３と金属板とが接する領域の合計が、棒状電極１１の周囲に１８０°以上に軸対象に配置されれば、その領域が複数領域に分割されていてもよい。

【0046】

コイルばね１４のばね定数は特に限定されないが、例えば０．０５ｋＮ／ｍｍ～０．３０ｋＮ／ｍｍとすることが好ましい。スポット溶接の繰り返しにより、棒状電極１１の先端には損耗（潰れ）が生じ、棒状電極１１の全長が次第に短くなっていく。これにより、ばねのたわみ量が増大してスリーブの加圧力が強くなる一方、電極加圧力は低下する。この際、ばね定数を所定値以下とすることにより、棒状電極１１の先端の潰れによるスリーブ加圧力及び電極加圧力の変動を抑制することができる。例えば、棒状電極１１のコイルばね１４が、ばね定数が０．３０ｋＮ／ｍｍのばねであれば、ばねのたわみ量の０．０５ｍｍの変動に対し、ばねによる加圧力の変化は０．０１５ｋＮに収まる。これにより、溶接条件を維持するために必要な電極のメンテナンス頻度を小さくすることができる。このため、ばね定数の上限は０．３０ｋＮ／ｍｍ程度が好ましい。

【0047】

一方、ばね定数の下限は０．０５ｋＮ／ｍｍ程度が好ましい。ばねの全長に対するたわみ量が小さいほど、ばねの寿命が延びる。また、ばね自体の全長が小さいほど、複動式電極を小型化し、利便性を向上させることができる。従って、小さいたわみ量（即ち突出量Ｐ）でも所定のスリーブ加圧力を確保できるように、ばね定数を０．０５ｋＮ／ｍｍ以上とすることが好ましい。例えばスリーブ加圧力０．２０ｋＮで溶接する場合、ばね定数が０．０５ｋＮ／ｍｍのばねであれば、たわみ量は４ｍｍとなる。ばねの全長が２０ｍｍであれば、たわみ率は２０％となり、１００万回以上の使用寿命を期待できる。

【0048】

棒状電極１１の先端形状は特に限定されない。棒状電極１１の先端形状を例えば、先端径がφ６又はφ８の、ＤＲ形（ドームラジアス）又はＣＲ形（コーンラジアス）としてもよい。一方、インデンテーションを一層確実に抑制する観点からは、棒状電極１１の先端形状を、曲率半径がＲ２０～Ｒ１２０のＲ形（ラジアス）とすることが好ましい。棒状電極１１の材質も特に限定されない。棒状電極１１の先端の材質として、クロム銅、クロムジルコニウム銅、ベリリウム銅、アルミナ分散強化銅又は銅タングステン等を例示することができるが、電極としての機能を果たす限り、任意の材質を採用することができる。

【0049】

本発明の別の態様に係るスポット溶接装置は、一対の、上述の複動式電極１を有する。また、本発明の別の態様に係るスポット溶接部材の製造方法は、２枚以上の金属板から構成される板組Ｘを、一対の、上述の複動式電極１を用いてスポット溶接する工程を含む。図４に、スポット溶接の直前の一対の複動式電極１の状態を示し、図５に、スポット溶接中の一対の複動式電極１の状態を示す。スポット溶接の際、スリーブ１３は押し込まれ、スポット溶接点の周囲を押圧する。

【0050】

本実施形態に係るスポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法によれば、スリーブ１３を用いてスポット溶接点の周囲を、板組Ｘの両面から押圧しながらスポット溶接をすることができる。これにより、シートセパレーションを抑制することができる。

【0051】

さらに、本実施形態に係るスポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法によれば、一対の複動式電極１それぞれにおいて、スリーブ１３の突出量Ｐを微調整し、これによりスリーブ１３による押圧力を微調整することができる。これにより、スポット溶接部材の表面の凹凸を抑制することができる。

【0052】

例えば、一対の複動式電極１が備える一対の棒状電極１１の中立位置と、一対の複動式電極１が備える一対のスリーブ１３の中立位置と、が一致するように、一方又は両方の複動式電極１において突出量Ｐ（即ち、スリーブ１３が第１位置にあるときに棒状電極１１の軸方向に沿って測定される、スリーブ１３の先端と棒状電極１１の先端との間の距離）を調整してもよい。一対の棒状電極１１の中立位置とは、被溶接物となる２枚以上の金属板（板組Ｘ）をスポット溶接装置にセットしない状態で一対の複動式電極１を近づけた際に、一対の棒状電極１１の先端同士が接触する位置である。同じく、一対のスリーブ１３の中立位置とは、板組Ｘをスポット溶接装置にセットしない状態で一対の複動式電極１を近づけた際に、一対のスリーブ１３の先端同士が接触する位置である。

【0053】

一対の棒状電極１１の中立位置と、一対のスリーブ１３の中立位置とが一致しない場合、ナゲットの形状が板組の表裏で不均一になり、スポット溶接部材の表面の凹凸が著しくなる場合がある。一方、一対の棒状電極１１の中立位置と、一対のスリーブ１３の中立位置とが一致するように一対の複動式電極１それぞれの突出量Ｐを微調整することにより、ナゲットの形状を板組の表裏で均一にして、スポット溶接部材の表面の凹凸を抑制することができる。

【0054】

もっとも、板組Ｘの構成によっては、ナゲットの形状を板組の表裏で不均一にしたほうがよい場合がある。例えば、板組Ｘの第１面における金属板の厚さが、板組Ｘの第２面における金属板の厚さよりも小さい場合、ナゲットを板組Ｘの第１面側に偏位させることで、第１面側の金属板の接合不良を抑制することができる。本実施形態に係るスポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法によれば、一対の複動式電極１それぞれの突出量Ｐを微調整することにより、ナゲット位置を偏位させることができる。

【0055】

スポット溶接の条件は特に限定されない。板組の構成（金属板の種類、厚さ、板厚比等）に応じた種々の溶接条件を、本実施形態に係るスポット溶接部材の製造方法に適用することができる。特に好適な条件について、以下に例示的に説明する。

【0056】

本実施形態に係るスポット溶接部材の製造方法では、板組は、４枚以上の金属板から構成されていてもよく、さらに、板組の一方又は両方の表面に配置される金属板の板厚が０．７ｍｍ以下であってもよい。このような板組は、シートセパレーション、及び凹凸が極めて生じやすい。しかしながら、本実施形態に係るスポット溶接部材の製造方法では、突出量Ｐを微調整可能な一対のスリーブ１３を用いてスポット溶接点の周囲を押圧するので、上述の問題は生じない。なお、板組の材質も特に限定されない。例えば鋼板、ステンレス板、及びアルミ板などの種々の金属板から構成される板組に、本実施形態に係るスポット溶接部材の製造方法を適用可能である。

【0057】

本実施形態に係るスポット溶接部材の製造方法では、スポット溶接の際に、スリーブ１３が第１位置に移動したときの、スリーブの先端に対する棒状電極の先端の突出量Ｐを２ｍｍ以上１０ｍｍ以下としてもよい。突出量Ｐを２ｍｍ以上とすることにより、棒状電極１１の先端の潰れによるばねのたわみ量変化を小さくすることができる。これにより、スポット溶接を連続的に行う際の溶接条件の変化を一層抑制することができる。例えば、突出量Ｐを１ｍｍとすると、棒状電極１１の先端の潰れによる棒状電極１１の全長の減少量が０．０５ｍｍである場合に、スリーブ加圧力の変化は５％となる。一方、突出量Ｐを２ｍｍとすると、棒状電極１１の先端の潰れによる棒状電極１１の全長の減少量が０．０５ｍｍである場合に、スリーブ加圧力の変化は２．５％に抑制される。

【0058】

一方、突出量Ｐを小さくすることにより、ばねの全長を小さく抑えることができ、複動式電極１のサイズを小さくすることができる。この観点から、突出量Ｐは１０ｍｍ以下とすることが望ましい。

【0059】

本実施形態に係るスポット溶接部材の製造方法では、スポット溶接の終了後の、単位ｍｓｅｃでの加圧力保持時間Ｔｈが、下記式１を満たしてもよい。
１５×（Σｈｉ）^２≦Ｔｈ≦５０×（Σｈｉ）^２ （式１）
ここで、式１におけるΣｈｉは、板組を構成する金属板の、単位ｍｍでの板厚の合計値である。「加圧力保持時間」とは、通電終了の時点から、電極を開放して加圧力が下がり始める時点までの時間である。板組を構成する金属板の枚数が多数である場合、板組の合計板厚が大きくなり、スポット溶接における入熱量が大きくなるとともに合計板厚中心部と電極までの距離が長くなる。そのため、水冷電極が溶接部に当たっていたとしても、溶融金属の凝固に長い時間を要する。ナゲット内に引け巣が生じることを防止する観点からは、１５×（Σｈｉ）^２≦Ｔｈとの関係を満たすように溶接条件を設定することが好ましい。一方、Ｔｈが長すぎると作業効率が低下する。従って、Ｔｈ≦５０×（Σｈｉ）^２との関係を満たすように溶接条件を設定することが好ましい。

【実施例0060】

実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。

【0061】

（１．電極がスリーブを有しなかった例）
図６は、２枚の鋼板（板厚０．７ｍｍの薄板）に通常のスポット溶接をすることによって形成された溶接部の断面写真である。溶接条件は以下の通りであった。
・単相交流電源の周波数（Ｆｒｅｑ．）：５０Ｈｚ
・電極（φ１６）：ＤＲ形先端 φ６ Ｒ４０
・溶接電流値：６．２ｋＡ
・電流のアップスロープ時間（ＵＰ．Ｔ）：２サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間（Ｗ．Ｔ）：７サイクル
・電流のダウンスロープ時間（ＤＷ．Ｔ）：０サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：１０サイクル
・加圧力：２．０ｋＮ

【0062】

図６に示される断面写真によれば、鋼板の間にナゲットと呼ばれる溶融凝固部が形成されており、２枚の鋼板が溶接されていることがわかる。また、ナゲットの周囲には、鋼板の隙間が生じている。この隙間がシートセパレーションである。
図７Ａは、８枚の鋼板（図６と同じく、板厚０．７ｍｍの薄板）に通常のスポット溶接をすることによって形成された溶接部の断面写真である。図７Ｂは、この溶接部の周辺のシートセパレーションの写真である。溶接条件は以下の通りであった。
・単相交流電源の周波数（Ｆｒｅｑ．）：５０Ｈｚ
・電極（φ１６）：ＤＲ形先端 φ６ Ｒ４０
・溶接電流値：５．３ｋＡ
・電流のアップスロープ時間（ＵＰ．Ｔ）：２サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間（Ｗ．Ｔ）：２８サイクル
・電流のダウンスロープ時間（ＤＷ．Ｔ）：０サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：１０サイクル
・加圧力：６．０ｋＮ

【0063】

鋼板の枚数が８枚とされた場合、圧痕深さ（加圧力によって生じた、加圧力方向で測定する電極によるくぼみの深さ。インデンテーションとも称される）、及びシートセパレーションが、図６のスポット溶接部材と比べて顕著に大きくなった。このように、最表面に薄い金属板が配置された４枚以上の金属板の板組のスポット溶接では、インデンテーション及びシートセパレーション等の溶接変形を抑制しつつ、全ての鋼板を溶接することが困難である。また溶接変形が大きくなりすぎると、溶接によって得られるスポット溶接部材の寸法精度を確保できなくなるという問題が生じる。

【0064】

さらに、図７Ａに示される溶接部では、板組の最表面に配された鋼板までナゲットが及んでいない。つまり、板組の最表面の鋼板は、これに隣接する鋼板と溶接されていない。そのため、図７Ａに示される最表層の鋼板の接合強度は極めて低い。

【0065】

（２．電極がスリーブ及びコイルばねを有するが、スリーブの位置決めをしなかった例）
図８に、棒状電極を包囲するスリーブを有する複動式電極を用いて製造したスポット溶接部材の断面写真を示す。図８のスポット溶接部材は、図７Ａのものと同じく、厚さ０．７ｍｍの薄板を８枚重ねた板組から得られたものである。しかし、図７Ａのものとは異なり、図８のスポット溶接部材の製造にあたっては、スリーブを用いて溶接点の周囲を押圧することにより、鋼板の浮きあがりを抑止した。ただし、図８のスポット溶接部材の製造に当たり、スリーブの突出量の微調整は特段行っていない。図８の溶接部材の溶接条件は以下の通りとした。
・単相交流電源の周波数（Ｆｒｅｑ．）：６０Ｈｚ
・電極（φ１３）：Ｒ形 Ｒ４０
・溶接電流値：６．０ｋＡ
・電流のアップスロープ時間（ＵＰ．Ｔ）：０サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間（Ｗ．Ｔ）：１８サイクル
・電流のダウンスロープ時間（ＤＷ．Ｔ）：４２サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：０サイクル
・合計加圧力：３．５ｋＮ（電極加圧力が２．７５ｋＮ、スリーブ加圧力が０．７５ｋＮ）
・ばねの長さ：３０ｍｍ
・ばね定数：８１．７Ｎ／ｍｍ（０．０８ｋＮ／ｍｍ）
・ばねのたわみ量：１４ｍｍ（この実施例では、ばねを予め１０ｍｍたわませて組み込み、スリーブの突出量を４ｍｍとした）

【0066】

上述の通り、スリーブを有しない電極を用いて製造した図７Ａのスポット溶接部材においては、圧痕深さが極めて大きくなり、さらに、顕著なシートセパレーションが発生した（図７Ｂ参照）。一方、スリーブを用いて溶接点の周囲を押圧した図８のスポット溶接部材においては、圧痕深さが小さく、さらにシートセパレーションが抑制された。

【0067】

ただし、図８のスポット溶接部材においても、ナゲットの上下（特にナゲットの下方）に凹凸が形成された。この凹凸は、棒状電極の先端面の外周円の近傍、即ちスリーブを押し付けた領域の内側において生じたものである。４枚以上の薄板から構成される板組において、特にこのような凹凸が生じやすい。単に溶接点の周囲を押圧するだけでは、複数枚の薄板から構成される板組のスポット溶接において、部材の表面の凹凸を抑制することは難しい。

【0068】

（３．スリーブの位置決めをして突出量Ｐを調整した例）
図９に、棒状電極と、スリーブと、スリーブの位置決め機構とを有する複動式電極を用いて、スリーブの突出量を微調整してからスポット溶接して得られたスポット溶接部材の断面写真を示す。図９の溶接部材の溶接条件は図８のものと同一とした。ただし、板組の表裏でスリーブ加圧力が同一となるように、スリーブの突出量を微調整した。これにより、図９のスポット溶接部材においては、図８より一層平坦な表面を形成することができた。

【0069】

ここで着目すべきは、図８の溶接部において生じている凹凸は、スリーブよりも内側に形成されている点である。図８及び図９の溶接部を形成する際に用いられたスリーブの内径は１３．５ｍｍであり、この溶接部の形成されたナゲットの径は合計板厚の中心において約５．９ｍｍであった。従って、図８のナゲットの上限に生じた凹凸は、スリーブの内側にあった。当初、本発明者らは、スリーブの内部にある凹凸を抑制するためには、スリーブ以外の手段を用いるべきであろうと予測した。しかし、この予測に反し、スリーブの突出量を制御することにより、スリーブの内側における表面性状を改善することができた。この理由は現時点で明らかではないが、加圧力が均等に加えられることにより鋼板の曲げ量が一層低減されたからではないかと推定される。

【0070】

図１０に、図９とは別の板組に対して、図９と同様にスリーブの突出量を微調整してからスポット溶接して得られたスポット溶接部材の断面写真を示す。板組は、厚さ０．７ｍｍのめっきを有しない冷延軟鋼板を８枚重ねたものとした。溶接条件は以下の通りとした。
・単相交流電源の周波数（Ｆｒｅｑ．）：５０Ｈｚ
・電極（φ１３）：Ｒ形 Ｒ４０
・溶接電流値：９．６ｋＡ
・スクイズ：５０サイクル
・電流のアップスロープ時間（ＵＰ．Ｔ）：４サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間（Ｗ．Ｔ）：１５サイクル
・電流のダウンスロープ時間（ＤＷ．Ｔ）：０サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：５０サイクル
・加圧力：３．８ｋＮ（電極加圧力が３．２ｋＮ、スリーブ加圧力が０．６ｋＮ）
・スリーブ突出量：両方の複動式電極において、約６ｍｍ

【0071】

図１０の断面写真に示されるように、軟鋼の薄板の溶接においても、スリーブの突出量を微調整してからスポット溶接することにより、シートセパレーション及び部材の表面の凹凸を抑制することができた。

【0072】

（４．さらに加圧力保持時間を最適化した例）
図１１Ａ～図１１Ｃに、種々の加圧力保持時間を適用した溶接部の断面写真を示す。図１１Ａ～図１１Ｃの溶接部を形成した板組は、いずれも、板厚０．７ｍｍの鋼板を８枚重ねたものとした。即ち、板組のΣｈｉは５．６ｍｍであった。加圧力保持時間Ｔｈが４７０ｍｓｅｃ以上１５６８ｍｓｅｃ以下である溶接条件においては、上記式１が満たされる。その他の溶接条件は以下の通りとした。
・単相交流電源の周波数（Ｆｒｅｑ．）：６０Ｈｚ
・電極（φ１３）：Ｒ形 Ｒ４０
・溶接電流値：６．３ｋＡ
・電流のアップスロープ時間（ＵＰ．Ｔ）：２サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間（Ｗ．Ｔ）：１８サイクル
・電流のダウンスロープ時間（ＤＷ．Ｔ）：０サイクル
・図１１Ａの溶接部の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：３００ｍｓｅｃ（１８サイクル）
・図１１Ｂの溶接部の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：５００ｍｓｅｃ（３０サイクル）
・図１１Ｃの溶接部の加圧力保持時間（Ｈｏ．Ｔ）：７００ｍｓｅｃ（４２サイクル）
・合計加圧力：４．０ｋＮ（電極加圧力が３．６４ｋＮ、スリーブ加圧力が０．３６ｋＮ）

【0073】

これら写真に示されるように、保持時間を適正範囲内とすることにより、シートセパレーション及び凹凸の発生を抑制することに加えて、引け巣の発生を抑制することもできた。

【符号の説明】

【0074】

１ スポット溶接用複動式電極
１１ 棒状電極
１１１ キャップチップ
１１２ シャンク
１１２１ 凸部
１２ アダプター
１３ スリーブ
１３１ おねじ部
１４ コイルばね
１５ 位置決め機構
１５１ ロックナット
１５２ スリーブベース
１５２１ めねじ部
１５２２ 穴
Ｐ 突出量
Ｘ 板組

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】