特開 2024-170917 固相接合装置および固相接合方法

(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】P2024170917

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】固相接合装置および固相接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/00 20060101AFI20241204BHJP

【ＦＩ】

B23K20/00 350

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087684

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 英俊

(72)【発明者】

【氏名】森貞 好昭

(72)【発明者】

【氏名】相原 巧

(72)【発明者】

【氏名】宮内 貴章

【テーマコード（参考）】

4E167

【Ｆターム（参考）】

4E167AA02

4E167AA06

4E167BB02

(57)【要約】

【課題】ワークに加える荷重を低減することが可能な固相接合装置および固相接合装置を用いた固相接合方法を提供する。
【解決手段】金属からなる第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０を厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸１１，１２と、一対の加圧軸１１，１２の周囲にそれぞれ配置された一対の電極２１，２２と、制御装置３０とを備える。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２を制御することによって第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に第１荷重Ｆ１を作用させ互いに接触させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１を通電し、次に一対の加圧軸１１，１２を制御することによって第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に第２荷重Ｆ２を作用させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１よりも大きい第２電流Ｘ２を通電する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属からなる第１ワークおよび第２ワークを厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸と、
前記一対の加圧軸の周囲にそれぞれ配置された一対の電極と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記一対の加圧軸を制御することによって前記第１ワークおよび前記第２ワークの各々に第１荷重を作用させ互いに接触させながら、前記一対の電極に第１電流を通電し、
次に前記一対の加圧軸を制御することによって前記第１ワークおよび前記第２ワークの各々に第２荷重を作用させながら、前記一対の電極に前記第１電流よりも大きい第２電流を通電する、固相接合装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記一対の電極に前記第１電流を第１期間通電した後に一旦通電を停止し、次に前記第２電流を第２期間通電する、請求項１に記載の固相接合装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記一対の電極に前記第１電流を第１期間通電し、引き続き前記第２電流を第２期間通電する、請求項１に記載の固相接合装置。

【請求項4】

前記一対の加圧軸から前記第１ワークおよび前記第２ワークに作用する荷重を検知可能なセンサをさらに備え、
前記制御装置は、前記センサの検出値が第１閾値となったことに応答して前記一対の電極への前記第１電流の通電を停止し、前記センサの検出値が第２閾値となったことに応答して前記一対の電極への前記第２電流の通電を停止する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固相接合装置。

【請求項5】

金属からなる第１ワークおよび第２ワークを厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸と、
前記一対の加圧軸の周囲にそれぞれ配置された一対の電極と、
制御装置とを備えた固相接合装置を用いた固相接合方法であって、
前記制御装置は、
前記一対の加圧軸を制御することによって前記第１ワークおよび前記第２ワークの各々に第１荷重を作用させ互いに接触させながら、前記一対の電極に第１電流を通電するステップと、
次に前記一対の加圧軸を制御することによって前記第１ワークおよび前記第２ワークの各々に第２荷重を作用させながら、前記一対の電極に前記第１電流よりも大きい第２電流を通電するステップとを実行する、固相接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固相接合装置および固相接合装置を用いた固相接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２０－１１２５３号公報（特許文献１）には、複数枚の金属板を厚さ方向に積み重ねて接合する抵抗スポット溶接について開示されている。抵抗スポット溶接は、金属板を電極で挟み込み加圧状態で大電流を流すことによって金属を溶融させる溶接方法である。特開２０２０－１１２５３号公報（特許文献１）の技術は、金属めっき層のめっき金属を合金化する予備通電工程と、複数枚の金属板を接合する本通電工程とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０２０－１１２５３号公報（特許文献１）は、抵抗スポット溶接に関する技術であり、固相接合に関するものではなかった。本明細書においては、金属を溶融させずに低温域の固相状態で接合することによって、大電流による金属の溶融による強度低下等を防ぐ接合方法を「固相接合」と呼ぶ。特開２０２０－１１２５３号公報（特許文献１）は、固相接合のような低温域による接合を想定していない。

【0005】

ここで、固相接合は、低温域による接合であるため金属からなるワークの硬度が高くなればなるほどワークに加える荷重が増加してしまう。これによって、耐久性を向上させるため装置が大型化してしまう。

【0006】

本開示の目的は、ワークに加える荷重を低減することが可能な固相接合装置および固相接合装置を用いた固相接合方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一局面の固相接合装置は、金属からなる第１ワークおよび第２ワークを厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸と、一対の加圧軸の周囲にそれぞれ配置された一対の電極と、制御装置とを備える。制御装置は、一対の加圧軸を制御することによって第１ワークおよび第２ワークの各々に第１荷重を作用させ互いに接触させながら、一対の電極に第１電流を通電し、次に一対の加圧軸を制御することによって第１ワークおよび第２ワークの各々に第２荷重を作用させながら、一対の電極に第１電流よりも大きい第２電流を通電する。

【0008】

本開示の一局面の固相接合方法は、金属からなる第１ワークおよび第２ワークを厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸と、一対の加圧軸の周囲にそれぞれ配置された一対の電極と、制御装置とを備えた固相接合装置を用いた固相接合方法に関する。制御装置は、一対の加圧軸を制御することによって第１ワークおよび第２ワークの各々に第１荷重を作用させ互いに接触させながら、一対の電極に第１電流を通電するステップと、次に一対の加圧軸を制御することによって第１ワークおよび第２ワークの各々に第２荷重を作用させながら、一対の電極に第１電流よりも大きい第２電流を通電するステップとを実行する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、第１電流の通電によってワークに加える荷重を低減することが可能な固相接合装置および固相接合装置を用いた固相接合方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態の固相接合装置において第１電流の通電工程を概略的に示す図である。

【図2】本開示の一実施形態の固相接合装置において第２電流の通電工程を概略的に示す図である。

【図3】時間に対する電流の変化および時間に対する荷重の変化を示す図である。

【図4】時間に対する電流の変化および時間に対する荷重の変化を示す図である。

【図5】制御装置が実行する制御内容を示すフローチャートである。

【図6】常時通電する際の時間に対する電流の変化および時間に対する荷重の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0012】

本開示の一実施形態の固相接合装置１は、最初に第１電流Ｘ１を流し、次に第２電流Ｘ２を流す。図１は、本開示の一実施形態の固相接合装置１において第１電流Ｘ１の通電工程を概略的に示す図である。固相接合装置１は、互いに重ね合わされた複数のワークＷ１０，Ｗ２０に通電することによって複数のワークＷ１０，Ｗ２０の界面に軟質化領域を形成しつつ、当該軟質化領域を塑性変形させることによって複数のワークＷ１０，Ｗ２０同士を溶融させずに固相状態のまま接合する装置である。

【0013】

複数のワークＷ１０，Ｗ２０は、第１ワークＷ１０と、第２ワークＷ２０とを含む。各ワークＷ１０，Ｗ２０は、鉄やアルミニウム等の金属からなる。各ワークＷ１０，Ｗ２０は、例えば平板状に形成されている。

【0014】

図１に示されるように、固相接合装置１は、一対の加圧軸１１，１２と、一対の電極２１，２２と、制御装置３０と、センサ４０とを備えている。

【0015】

一対の加圧軸１１，１２は、第１ワークＷ１０と第２ワークＷ２０とを板状のワークを重ねた厚み方向における両側から加圧することが可能である。一対の加圧軸１１，１２は、図示略の駆動源（サーボプレス機等）によって駆動される。一対の加圧軸１１，１２は、第１加圧軸１１と、第２加圧軸１２とを有している。

【0016】

第１加圧軸１１は、一方向（図１における矢印Ｆ１の方向）に長く延びる形状を有している。第１加圧軸１１は、第１ワークＷ１０が塑性変形するように第１ワークＷ１０を押圧可能である。具体的に、第１加圧軸１１は、第１ワークＷ１０に突起Ｗ１１が形成されるように第１ワークＷ１０を押圧可能である。第１加圧軸１１は、例えばタングステンカーバイドからなる。本実施形態では、第１加圧軸１１は、円柱状に形成されている。第１加圧軸１１は、第１ワークＷ１０を押圧する押圧面１１ａを有している。押圧面１１ａは、第１加圧軸１１の端面である。押圧面１１ａは、円形に形成されている。

【0017】

第２加圧軸１２は、第１加圧軸１１の構成と同じ構成を有している。第２加圧軸１２は、当該第２加圧軸１２の中心軸が第１加圧軸１１の中心軸の延長線上に位置し、かつ、第２加圧軸１２の押圧面１２ａが第１加圧軸１１の押圧面１１ａと対向する姿勢で配置されている。なお、第１加圧軸１１および第２加圧軸１２は、円柱状以外の形状であってもよい。

【0018】

センサ４０は、例えば第１加圧軸１１に設けられている。本実施形態では、センサ４０として、ロードセルが用いられている。なお、センサ４０の設置場所は、第１加圧軸１１に限られない。

【0019】

一対の電極２１，２２は、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に接触した状態で第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に通電させることが可能である。一対の電極２１，２２は、図示略の電源部から電圧および電流が供給されている。一対の電極２１，２２は、第１電極２１と、第２電極２２とを有している。

【0020】

第１電極２１は、第１ワークＷ１０のうち第１加圧軸１１により加圧される部位の周囲の部位に接触することが可能である。本実施形態では、第１電極２１は、第１加圧軸１１を包囲する円筒状に形成されている。第１電極２１の内周面と第１加圧軸１１の外周面との間には、隙間が設けられている。第１電極２１は、例えば銅からなる。第１電極２１は、第１ワークＷ１０に接触する接触面２１ａを有している。接触面２１ａは、円環状に形成されている。なお、接触面２１ａの形状は、円環状に限られない。

【0021】

第２電極２２は、第１電極２１の構成と同じ構成を有している。第２電極２２は、第２ワークＷ２０のうち第２加圧軸１２により加圧される部位の周囲の部位に接触することが可能である。第２電極２２は、当該第２電極２２の中心軸が第１電極２１の中心軸の延長線上に位置し、かつ、第２電極２２の接触面２２ａが第１電極２１の接触面２１ａと対向する姿勢で配置されている。

【0022】

制御装置３０は、ＣＰＵ３１（Central Processing Unit）と、メモリ３２（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））と、各種信号を入出力するための図示しない入出力装置等を含んで構成される。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する処理回路（processing circuitry）として機能する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置３０の処理手順が記されたプログラムである。制御装置３０は、これらのプログラムに従って、各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

【0023】

制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２および一対の電極２１，２２を制御する。具体的に、制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に作用する荷重と、一対の電極２１，２２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に作用する荷重と、一対の電極２１，２２へ印可する電圧と、一対の加圧軸１１，１２および一対の電極２１，２２の押し込み量とを制御する。制御装置３０は、一対の電極２１，２２へ印可する電圧を制御することによって一対の電極２１，２２に供給する電流を制御する。

【0024】

制御装置３０は、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に互いに接触する突起Ｗ１１，Ｗ２１が形成されるように一対の加圧軸１１，１２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に第１荷重Ｆ１（図１を参照）を作用させる操作を行う。このとき、制御装置３０は、一対の電極２１，２２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に対して第１荷重Ｆ１よりも小さな調整荷重（例えば、１ｋＮ以下の荷重）を作用させる操作も行う。

【0025】

次に、制御装置３０は、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に通電する操作を行う。具体的には、制御装置３０が、一対の加圧軸１１，１２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に対して第１荷重Ｆ１を作用させ、かつ、第１ワークＷ１０のうち第１加圧軸１１により加圧される部位の周囲の部位に第１電極２１の接触面２１ａを接触させ、第２ワークＷ２０のうち第２加圧軸１２により加圧される部位の周囲の部位に第２電極２２の接触面２２ａを接触させた状態で、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に通電する操作を行う。制御装置３０は、一対の電極２１，２２の間を突起Ｗ１１，Ｗ２１を介して破線で示す第１電流Ｘ１が流れるように制御する。

【0026】

各突起Ｗ１１，Ｗ２１は、第１電流Ｘ１が流れることによって軟質化する。本実施形態では、制御装置３０は、第１電流Ｘ１を流し各突起Ｗ１１，Ｗ２１を軟質化させつつ第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に対して第１荷重Ｆ１を作用させる。これによって、本実施形態では、第１電流Ｘ１を流さずに突起を形成する場合に比べ各突起Ｗ１１，Ｗ２１を形成する際の荷重を低減させることができる。

【0027】

図２は、本開示の一実施形態の固相接合装置１において第２電流Ｘ２の通電工程を概略的に示す図である。制御装置３０は、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に形成される各突起Ｗ１１，Ｗ２１に対して第１荷重Ｆ１よりも大きな第２荷重Ｆ２を作用させる操作を行う。このとき、制御装置３０は、一対の電極２１，２２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に対して第２荷重Ｆ２よりも小さな調整荷重（例えば、１ｋＮ以下の荷重）を作用させる操作も行う。

【0028】

次に、制御装置３０は、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に通電する操作を行う。具体的には、制御装置３０が、一対の加圧軸１１，１２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に対して第２荷重Ｆ２を作用させ、かつ、第１ワークＷ１０のうち第１加圧軸１１により加圧される部位の周囲の部位に第１電極２１の接触面２１ａを接触させ、第２ワークＷ２０のうち第２加圧軸１２により加圧される部位の周囲の部位に第２電極２２の接触面２２ａを接触させた状態で、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に通電する操作を行う。制御装置３０は、一対の電極２１，２２の間を突起Ｗ１１，Ｗ２１を介して破線で示す第２電流Ｘ２が流れるように制御する。

【0029】

第２電流Ｘ２は、第１電流Ｘ１よりも大きい電流である。各突起Ｗ１１，Ｗ２１は、第２電流Ｘ２が流れることによって図１の状態よりもさらに軟質化する。本実施形態では、制御装置３０は、第２電流Ｘ２を流し各突起Ｗ１１，Ｗ２１を軟質化させつつ第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に対して第２荷重Ｆ２を作用させる。これによって、本実施形態では、第１ワークＷ１０と第２ワークＷ２０とを各突起Ｗ１１，Ｗ２１の位置において接合することができる。

【0030】

図３は、時間に対する電流の変化および時間に対する荷重の変化を示す図である。図３（Ａ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合の時間に対する荷重の変化を示す図である。図３（Ｂ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合の時間に対する電流の変化を示す図である。図３（Ｃ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流した場合の時間に対する荷重の変化を示す図である。図３（Ｄ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流した場合の時間に対する電流の変化を示す図である。

【0031】

図３（Ａ），（Ｂ）に示すように突起形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合には、突起形成時の荷重としてＦ１’［ｋＮ］の荷重が必要となる。それに対し、図３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突起形成時に第１電流Ｘ１を流した場合には、突起形成時の荷重としてＦ１’［ｋＮ］よりも小さいＦ１［ｋＮ］の荷重により突起を形成することができる。このように、本実施の形態の固相接合装置１は、突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって突起形成時の荷重を低減することができる。

【0032】

図３（Ａ），（Ｂ）に示すように突起形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合には、接合時の荷重としてＦ２’［ｋＮ］の荷重が必要となる。それに対し、図３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突起形成時に第１電流Ｘ１を流した場合には、接合時の荷重としてＦ２’［ｋＮ］よりも小さいＦ２［ｋＮ］の荷重により第１ワークＷ１０と第２ワークＷ２０とを接合することができる。このように、本実施の形態の固相接合装置１は、突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって接合時の荷重を低減することができる。

【0033】

図４は、時間に対する電流の変化および時間に対する荷重の変化を示す図である。図４は、図３と異なり接合時の荷重が突起形成時の荷重よりも小さい場合について示す図である。図４（Ａ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合の時間に対する荷重の変化を示す図である。図４（Ｂ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合の時間に対する電流の変化を示す図である。図４（Ｃ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流した場合の時間に対する荷重の変化を示す図である。図４（Ｄ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流した場合の時間に対する電流の変化を示す図である。

【0034】

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように突起形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合には、突起形成時の荷重としてＦ３’［ｋＮ］の荷重が必要となる。それに対し、図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突起形成時に第１電流Ｘ１を流した場合には、突起形成時の荷重としてＦ３’［ｋＮ］よりも小さいＦ３［ｋＮ］の荷重により突起を形成することができる。このように、本実施の形態の固相接合装置１は、突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって突起形成時の荷重を低減することができる。

【0035】

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように突起形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合には、接合時の荷重としてＦ４’［ｋＮ］の荷重が必要となる。それに対し、図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突起形成時に第１電流Ｘ１を流した場合には、接合時の荷重としてＦ４’［ｋＮ］よりも小さいＦ４［ｋＮ］の荷重により第１ワークＷ１０と第２ワークＷ２０とを接合することができる。このように、本実施の形態の固相接合装置１は、突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって接合時の荷重を低減することができる。

【0036】

図３，４に示すように、本実施の形態の固相接合装置１は、突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって接合時の荷重が突起形成時の荷重よりも大きい場合も小さい場合も同様に接合時の荷重を低下させることができる。なお、図３，４に示すように、本実施の形態の固相接合装置１は、荷重低減のための通電である第１電流Ｘ１と接合のための通電である第２電流Ｘ２との間において通電を一旦停止している。これは、通電し続けることによって各突起Ｗ１１，Ｗ２１が溶融し性質が変化することを防止するためである。

【0037】

次に、制御装置３０が実行する処理について説明する。図５は、制御装置３０が実行する制御内容を示すフローチャートである。図５のフローチャートの処理は、制御装置３０の制御におけるメインルーチンから、サブルーチンとして繰返し呼び出されて実行される。制御装置３０は、まずステップＳ（以下、単に「Ｓ」と示す）１において、一対の加圧軸１１，１２をそれぞれ第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に向けて移動する。

【0038】

次いで、制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に接触したか否かを判定する（Ｓ２）。例えば、制御装置３０は、センサ４０の検出値を取得し、検出値が増加したことに基づいて一対の加圧軸１１，１２が第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に接触したと判定する。制御装置３０は、Ｓ２において接触位置を基準位置として記憶する。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に接触してないと判定した場合（Ｓ２のＮＯ）、Ｓ１の処理へ戻る。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に接触していると判定した場合（Ｓ２のＹＥＳ）、Ｓ３の処理へ移行する。

【0039】

制御装置３０は、Ｓ３において一対の加圧軸１１，１２をそれぞれ突起形成位置まで押し込むとともに荷重低減のための第１電流Ｘ１を通電する処理を実行する。次いで、制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ突起形成位置まで到達したか否かを判定する（Ｓ４）。制御装置３０は、例えば、Ｓ２において記憶された接触位置から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に突起Ｗ１１，Ｗ２１が形成される突起形成位置まで一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ移動したか否かを判定すればよい。制御装置３０は、Ｓ４において突起形成位置を基準位置として記憶する。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２が突起形成位置まで到達していないと判定した場合（Ｓ４のＮＯ）、Ｓ３の処理へ戻る。

【0040】

制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ突起形成位置まで到達したと判定した場合（Ｓ４のＹＥＳ）、Ｓ５の処理へ移行する。一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ突起形成位置に到達した場合、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０には、第１荷重Ｆ１が作用している。制御装置３０は、Ｓ５において予め設定した時間通電を停止するとともに一対の加圧軸１１，１２の加圧を維持する。

【0041】

次いで、制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２をそれぞれ接合位置まで押し込むとともに接合のための第２電流Ｘ２を通電する処理を実行する（Ｓ６）。次いで、制御装置３０は、センサ４０の検出値に基づいて第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０における各突起Ｗ１１，Ｗ２１が軟質化したか否かを判定する（Ｓ７）。制御装置３０は、例えば、センサ４０の検出値が予め定めた閾値以下であるか否かによって各突起Ｗ１１，Ｗ２１が軟質化したか否を判定する。制御装置３０は、各突起Ｗ１１，Ｗ２１が軟質化していないと判定した場合（センサ４０の検出値が閾値より大きい場合）、Ｓ６に戻る。制御装置３０は、各突起Ｗ１１，Ｗ２１が軟質化していると判定した場合（センサ４０の検出値が閾値以下の場合）、Ｓ８の処理へ移行する。

【0042】

制御装置３０は、Ｓ８において一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ接合位置まで到達したか否かを判定する。制御装置３０は、例えば、Ｓ４おいて記憶された突起形成位置から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０が接合される接合位置まで一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ移動したか否かを判定すればよい。

【0043】

制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ接合位置まで到達していないと判定した場合（Ｓ８のＮＯ）、Ｓ６の処理へ戻る。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ接合位置まで到達したと判定した場合（Ｓ８のＹＥＳ）、処理をサブルーチンからメインルーチンに戻す。一対の加圧軸１１，１２がそれぞれ接合位置に到達した場合、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０には、第２荷重Ｆ２が作用している。

【0044】

図５に示すように、本実施の形態の固相接合装置１は、Ｓ３において突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって突起形成時の荷重を低減することができるとともに、第１電流Ｘ１によって第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の接合部が軟質化するため接合時の荷重を低減することができる。これによって、本実施の形態の固相接合装置１は、通電して軟質化させる工程を追加することにより、一対の加圧軸１１，１２の耐久性が向上するとともに、駆動源（サーボプレス機等）の大型化を避けることができる。

【0045】

次に、突起形成時と接合時との間で通電を停止しない場合について説明する。図６は、常時通電する際の時間に対する電流の変化および時間に対する荷重の変化を示す図である。図６（Ａ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合の時間に対する荷重の変化を示す図である。図６（Ｂ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合の時間に対する電流の変化を示す図である。図６（Ｃ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流した場合の時間に対する荷重の変化を示す図である。図６（Ｄ）は、突起の形成時に第１電流Ｘ１を流した場合の時間に対する電流の変化を示す図である。

【0046】

図６では、突起形成時から接合時まで連続して荷重が増加するグラフとなる。図６（Ａ），（Ｂ）に示すように突起形成時に第１電流Ｘ１を流さなかった場合には、接合時の荷重としてＦ５’［ｋＮ］の荷重が必要となる。それに対し、図６（Ｃ），（Ｄ）に示すように、突起形成時に第１電流Ｘ１を流した場合には、接合時の荷重としてＦ５’［ｋＮ］よりも小さいＦ５［ｋＮ］の荷重により第１ワークＷ１０と第２ワークＷ２０とを接合することができる。このように、本実施の形態の固相接合装置１は、突起形成時に第１電流Ｘ１を流すことによって突起形成時と接合時との間で通電を停止しない場合であっても接合時の荷重を低減することができ、全体の処理期間を短くすることができる。

【0047】

上記実施形態では、センサ４０としてロードセルの検出値を用いたが、ロードセルとは異なるセンサにより各ワークＷ１０，Ｗ２０の軟質化が検知されてもよい。このようなセンサとして、突起Ｗ１１，Ｗ２１同士の接触部を撮影可能なカメラが用いられてもよい。この場合、制御装置３０は、接触部の輝度に基づいて各ワークＷ１０，Ｗ２０が軟質化したか否かを判定する。このようなセンサとして、接触式または非接触式の温度計を用いてもよい。制御装置３０は、接触部の温度に基づいて各ワークＷ１０，Ｗ２０が軟質化したか否かを判定してもよい。あるいは、制御装置３０は、予め取得された各ワークＷ１０，Ｗ２０の熱量計算の結果と、電源のタイマと、に基づいて各ワークＷ１０，Ｗ２０が軟質化したか否を判定してもよい。

【0048】

＜まとめ＞
（１） 本開示の固相接合装置１は、金属からなる第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０を厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸１１，１２と、一対の加圧軸１１，１２の周囲にそれぞれ配置された一対の電極２１，２２と、制御装置３０とを備える。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２を制御することによって第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に第１荷重Ｆ１を作用させ互いに接触させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１を通電し、次に一対の加圧軸１１，１２を制御することによって第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に第２荷重Ｆ２を作用させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１よりも大きい第２電流Ｘ２を通電する。

【0049】

（２） （１）の固相接合装置１において、図３に示すように、制御装置３０は、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１を第１期間通電した後に一旦通電を停止し、次に第２電流Ｘ２を第２期間通電する。

【0050】

（３） （１）の固相接合装置１において、図６に示すように、制御装置３０は、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１を第１期間通電し、引き続き第２電流Ｘ２を第２期間通電する。

【0051】

（４） （１）から（３）のいずれかの固相接合装置１において、一対の加圧軸１１，１２から第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０に作用する荷重を検知可能なセンサ４０をさらに備える。制御装置３０は、センサ４０の検出値が第１閾値となったことに応答して一対の電極への第１電流Ｘ１の通電を停止し、センサ４０の検出値が第２閾値となったことに応答して一対の電極２１，２２への第２電流Ｘ２の通電を停止する。

【0052】

（５） 本開示の固相接合方法は、金属からなる第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０を厚み方向における両側から押圧する一対の加圧軸１１，１２と、一対の加圧軸１１，１２の周囲にそれぞれ配置された一対の電極２１，２２と、制御装置３０とを備えた固相接合装置１を用いた固相接合方法に関する。制御装置３０は、一対の加圧軸１１，１２を制御することによって第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に第１荷重Ｆ１を作用させ互いに接触させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１を通電するステップと、次に一対の加圧軸１１，１２を制御することによって第１ワークＷ１０および第２ワーＷ２０クの各々に第２荷重Ｆ２を作用させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１よりも大きい第２電流Ｘ２を通電するステップとを実行する。

【0053】

本開示の固相接合装置１および固相接合装置１を用いた固相接合方法によれば、第１ワークＷ１０および第２ワークＷ２０の各々に第１荷重Ｆ１を作用させ互いに接触させながら、一対の電極２１，２２に第１電流Ｘ１を通電することによって、突起形成時の荷重および接合時の荷重を低減することができる。これによって、本実施の形態の固相接合装置１および固相接合方法によれば、一対の加圧軸１１，１２の耐久性が向上するとともに、駆動源（サーボプレス機等）の大型化を避けることができる。

【0054】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0055】

１ 固相接合装置、１１，１２ 加圧軸、１１ａ，１２ａ 押圧面、２１，２２ 電極、２１ａ，２２ａ 接触面、３０ 制御装置、３１ ＣＰＵ、３２ メモリ、４０ センサ、Ｆ１ 第１荷重、Ｆ２ 第２荷重、Ｘ１ 第１電流、Ｘ２ 第２電流、Ｗ１０，Ｗ２０ ワーク、Ｗ１１，Ｗ２１ 突起。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】