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JP2003285193A - 溶接装置および溶接方法 - Google Patents

溶接装置および溶接方法

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Publication number
JP2003285193A
JP2003285193A JP2002083785A JP2002083785A JP2003285193A JP 2003285193 A JP2003285193 A JP 2003285193A JP 2002083785 A JP2002083785 A JP 2002083785A JP 2002083785 A JP2002083785 A JP 2002083785A JP 2003285193 A JP2003285193 A JP 2003285193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
welded
temperature
reheating
temperature decrease
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002083785A
Other languages
English (en)
Inventor
Shin Kinoshita
伸 木下
Hiroaki Uchijima
宏明 内島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2002083785A priority Critical patent/JP2003285193A/ja
Publication of JP2003285193A publication Critical patent/JP2003285193A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接部および熱影響部の組織を改善すること
ができる溶接装置を提供する。 【解決手段】 被溶接材１の連続冷却変態曲線に基づい
て設定される目標冷却曲線を記憶するための記憶手段２
１と、被溶接材１の溶接部の温度低下速度と記憶されて
いる目標冷却曲線とが一致するように、前記温度低下速
度を制御するための制御手段２０，２２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接装置および溶
接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、高張力鋼板は、母材成分の炭素
等量が大きいため、溶接によって接合される場合、軟鋼
板に比べて、溶接部および熱影響部の硬化を引き起こし
易い傾向を有している。
【０００３】そのため、溶接部および熱影響部が硬化し
た場合、例えば、産報出版社刊「溶接全書８抵抗溶接」
等に記載されているように、焼戻し処理によって、硬化
した組織を、改善する試みが為されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、焼戻し処理
は、溶接が完了して溶接部が十分に冷却された後、溶接
部に適切な熱量を加えて再加熱することにより、溶接部
の硬度を低下させるものである。したがって、冷却およ
び再加熱に要する時間は、例えば、溶接時間に比べて数
倍となり、生産性に問題を有している。
【０００５】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、溶接部および熱影響部
の組織を改善することができる溶接装置および溶接方法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、被溶接材の連続冷却変態曲
線に基づいて設定される目標冷却曲線を記憶するための
記憶手段と、被溶接材の溶接部の温度低下速度と記憶さ
れている目標冷却曲線とが一致するように、前記温度低
下速度を制御するための制御手段とを有することを特徴
とする溶接装置である。
【０００７】請求項２に記載の発明は、被溶接材を溶接
するための抵抗発熱を発生させる一対の溶接電極を有す
る溶接手段を有することを特徴とする。
【０００８】請求項３に記載の発明は、前記制御手段
は、前記溶接電極に供給される電流量および／または前
記溶接電極を冷却するための冷却水の流量を調整するこ
とによって、被溶接材の溶接部の温度低下速度を制御す
ることを特徴とする。
【０００９】請求項４に記載の発明は、前記溶接電極の
電極間変位速度を測定するための測定手段を有し、前記
制御手段は、測定される電極間変位速度に基づいて、被
溶接材の溶接部の温度低下速度を推定することを特徴と
する。
【００１０】請求項５に記載の発明は、被溶接材を溶接
するためのレーザビームを照射する照射手段を有するこ
とを特徴とする。
【００１１】請求項６に記載の発明は、前記照射手段の
動作に追従し、被溶接材の溶接部を再加熱するための再
加熱手段を有し、前記制御手段は、前記再加熱手段によ
って付加される熱量を調整することによって、被溶接材
の溶接部の温度低下速度を制御することを特徴とする。
【００１２】請求項７に記載の発明は、前記照射手段に
よるレーザビーム照射領域と前記再加熱手段による再加
熱領域との間における温度を測定するための測定手段を
有し、前記制御手段は、測定される温度に基づいて、被
溶接材の溶接部の温度低下速度を検出し、前記再加熱手
段によって付加される熱量を調整することを特徴とす
る。
【００１３】請求項８に記載の発明は、前記被溶接材
は、高張力鋼板であることを特徴とする。
【００１４】請求項９に記載の発明は、前記高張力鋼板
は、オーステナイトからマルテンサイトに変態する前
に、ベイナイトあるいはパーライトに変態する過程を通
過することを特徴とする。
【００１５】請求項１０に記載の発明は、前記被溶接材
は、軽合金からなることを特徴とする。
【００１６】請求項１１に記載の発明は、被溶接材の連
続冷却変態曲線に基づいて設定される目標冷却曲線を記
憶するための記憶ステップと、被溶接材の溶接部の温度
低下速度と記憶されている目標冷却曲線とが一致するよ
うに、前記温度低下速度を制御するための制御ステップ
とを有することを特徴とする溶接方法である。
【００１７】請求項１２に記載の発明は、抵抗発熱を発
生させる一対の溶接電極を有する溶接手段によって、被
溶接材を溶接するための溶接ステップを有することを特
徴とする。
【００１８】請求項１３に記載の発明は、前記制御ステ
ップにおいては、前記溶接電極に供給される電流量およ
び／または前記溶接電極を冷却するための冷却水の流量
を調整することによって、被溶接材の溶接部の温度低下
速度が制御されることを特徴とする。
【００１９】請求項１４に記載の発明は、前記溶接電極
の電極間変位速度を測定するための測定ステップを有
し、前記制御ステップにおいては、測定される電極間変
位速度に基づいて、被溶接材の溶接部の温度低下速度が
推定されることを特徴とする。
【００２０】請求項１５に記載の発明は、レーザビーム
を照射する照射手段によって被溶接材を溶接するための
溶接ステップを有することを特徴とする。
【００２１】請求項１６に記載の発明は、前記照射手段
の動作に追従する再加熱手段によって、被溶接材の溶接
部を再加熱するための再加熱ステップを有し、前記制御
ステップにおいては、前記再加熱手段によって付加され
る熱量を調整することによって、被溶接材の溶接部の温
度低下速度が制御されることを特徴とする。
【００２２】請求項１７に記載の発明は、前記照射手段
によるレーザビーム照射領域と前記再加熱手段による再
加熱領域との間における温度を測定するための測定ステ
ップを有し、前記制御ステップにおいては、測定される
温度に基づいて、被溶接材の溶接部の温度低下速度が検
出され、前記再加熱手段によって付加される熱量が調整
されることを特徴とする。
【００２３】請求項１８に記載の発明は、前記被溶接材
は、高張力鋼板であることを特徴とする。
【００２４】請求項１９に記載の発明は、前記高張力鋼
板は、オーステナイトからマルテンサイトに変態する前
に、ベイナイトあるいはパーライトに変態する過程を通
過することを特徴とする。
【００２５】請求項２０に記載の発明は、前記被溶接材
は、軽合金からなることを特徴とする。
【００２６】
【発明の効果】上記のように構成した本発明は以下の効
果を奏する。
【００２７】請求項１に記載の発明によれば、被溶接材
の溶接部の温度低下速度は、連続冷却変態曲線に基づい
て設定される理想的な目標冷却曲線に一致する。したが
って、割れの発生や成形性（靭性）の低下を引き起こす
組織の急冷硬化が抑制されるため、溶接部および熱影響
部の組織が改善される。
【００２８】請求項２に記載の発明によれば、溶接熱源
として抵抗発熱を利用できるため、溶接手段を、比較的
安価とすることができる。
【００２９】請求項３に記載の発明によれば、温度低下
速度に対して高速応答性を有する、電極に供給される電
流量および／または電極を冷却するための冷却水の流量
によって、温度低下速度が制御される。したがって、制
御が容易である。
【００３０】請求項４に記載の発明によれば、温度低下
速度に対して高い相関性を有するナゲット径の収縮速度
に対応している電極間変位速度に基づいて、温度低下速
度が推定される。したがって、推定される温度低下速度
は、良好な精度を有する。
【００３１】請求項５に記載の発明によれば、溶接熱源
としてレーザビームを利用できるため、被溶接材として
多様な材料が適用できる。
【００３２】請求項６に記載の発明によれば、被溶接材
の熱影響部が小さく、温度低下速度が非常に大きい場合
であっても、再加熱手段によって温度低下速度を容易に
制御することができる。
【００３３】請求項７に記載の発明によれば、レーザビ
ーム照射領域と再加熱領域との間において測定される温
度に基づいて、被溶接材の溶接部の温度低下速度が検出
される。したがって、再加熱手段を高精度で制御でき
る。
【００３４】請求項８に記載の発明によれば、高張力鋼
板の溶接部および熱影響部の硬化の抑制、凝固割れ，脆
化割れ，焼き割れ，溶融Ｚｎによる液体金属脆化割れを
抑制することができる。したがって、成形性の向上や、
スポット溶接などの抵抗溶接におけるナゲット内部の引
け巣の発生を抑制することや、レーザ溶接等におけるビ
ード部およびその近傍の不具合の発生を抑制することを
図ることができる。つまり、母材成分の炭素等量が大き
い高張力鋼板の溶接部および熱影響部の組織を、改善す
ることができる。
【００３５】請求項９に記載の発明によれば、高張力鋼
板の凝固後の組織に、ベイナイトあるいはパーライトが
混合するため、マルテンサイトのみの組織に比べて、硬
度が低くなりまた割れ感受性が低下する。
【００３６】請求項１０に記載の発明によれば、例え
ば、アルミニウムなどの軽合金の溶接部および熱影響部
の組織を、改善することができる。
【００３７】請求項１１に記載の発明によれば、被溶接
材の溶接部の温度低下速度は、連続冷却変態曲線に基づ
いて設定される理想的な目標冷却曲線に一致する。した
がって、割れの発生や成形性（靭性）の低下を引き起こ
す組織の急冷硬化が抑制されるため、溶接部および熱影
響部の組織が改善される。
【００３８】請求項１２に記載の発明によれば、溶接熱
源として抵抗発熱を利用できるため、比較的安価な溶接
手段を適用することができる。
【００３９】請求項１３に記載の発明によれば、温度低
下速度に対して高速応答性を有する、電極に供給される
電流量および／または電極を冷却するための冷却水の流
量によって、温度低下速度が制御される。したがって、
制御が容易である。
【００４０】請求項１４に記載の発明によれば、温度低
下速度に対して高い相関性を有するナゲット径の収縮速
度に対応している電極間変位速度に基づいて、温度低下
速度が推定される。したがって、推定される温度低下速
度は、良好な精度を有する。
【００４１】請求項１５に記載の発明によれば、溶接熱
源としてレーザビームを利用できるため、被溶接材とし
て多様な材料が適用できる。
【００４２】請求項１６に記載の発明によれば、被溶接
材の熱影響部が小さく、温度低下速度が非常に大きい場
合であっても、再加熱手段によって温度低下速度を容易
に制御することができる。
【００４３】請求項１７に記載の発明によれば、レーザ
ビーム照射領域と再加熱領域との間において測定される
温度に基づいて、被溶接材の溶接部の温度低下速度が検
出される。したがって、再加熱手段を高精度で制御でき
る。
【００４４】請求項１８に記載の発明によれば、高張力
鋼板の溶接部および熱影響部の硬化の抑制、凝固割れ，
脆化割れ，焼き割れ，溶融Ｚｎによる液体金属脆化割れ
を抑制することができる。したがって、成形性の向上
や、スポット溶接などの抵抗溶接におけるナゲット内部
の引け巣の発生を抑制することや、レーザ溶接等におけ
るビード部およびその近傍の不具合の発生を抑制するこ
とを図ることができる。つまり、母材成分の炭素等量が
大きい高張力鋼板の溶接部および熱影響部の組織を、改
善することができる。
【００４５】請求項１９に記載の発明によれば、高張力
鋼板の凝固後の組織に、ベイナイトあるいはパーライト
が混合するため、マルテンサイトのみの組織に比べて、
硬度が低くなりまた割れ感受性が低下する。
【００４６】請求項２０に記載の発明によれば、例え
ば、アルミニウムなどの軽合金の溶接部および熱影響部
の組織を、改善することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。
【００４８】実施の形態１に係る溶接装置は、例えば、
スポット溶接機などの比較的安価である抵抗溶接装置で
あり、図１に示されるように、溶接系１０と制御系２０
とを有する。
【００４９】溶接系１０は、溶接熱源としての抵抗発熱
を発生させるための一対の電極チップ１１およびホルダ
１２からなる電極（溶接手段）１３と、電極チップ１１
を、例えば、重ね合わせた被溶接材１に押圧させるため
の加圧シリンダ（加圧手段）１４とを有する。
【００５０】制御系２０は、被溶接材１の連続冷却変態
曲線に基づいて設定される目標冷却曲線が蓄積されたデ
ータベースを記憶するための記憶装置２１と、被溶接材
１の溶接部の温度低下速度と、目標冷却曲線とが一致す
るように、温度低下速度を制御するための制御装置２２
とを有する。目標冷却曲線は、例えば、被溶接材１の材
質毎に実験で得られる。図２は、被溶接材１が高張力鋼
板である場合における連続冷却変態図であり、目標冷却
曲線の一例を示している。
【００５１】記憶装置２１は、例えば、ＲＡＭなどの高
速のランダムアクセスメモリから構成される。制御装置
２２は、マイクロプロセッサ等から構成される制御回路
であり、制御系２０全体を制御する。
【００５２】制御系２０は、さらに電流調整装置２３と
流量調整装置２４とを有する。電流調整装置２３は、電
極チップ１１に供給される電流量を調整するために使用
される。流量調整装置２４は、電極チップ１１に供給さ
れる冷却水（冷媒）の循環ラインに設けられるバルブ
（開閉手段）１５を開閉することによって、電極チップ
１１を冷却するための冷却水の流量を調整するために使
用される。
【００５３】電流量および冷却水の流量は、被溶接材１
の溶接部の温度低下速度に対して、高速応答性を有す
る。したがって、制御系２０は、電流量および／または
冷却水流量を調整することによって、温度低下速度を容
易に制御することができる。
【００５４】制御系２０はさらに、電極間変位速度を測
定するための変位速度測定装置２５を有する。電極間変
位速度は、温度低下速度に対して高い相関性を有するナ
ゲット径の収縮速度と対応している。したがって、温度
低下速度を電極間変位速度に基づいて高精度で推定でき
るため、推定される温度低下速度は、良好な精度を有す
る。
【００５５】次に、図３を参照し、電極間変位速度とナ
ゲット径との関係を説明する。
【００５６】抵抗発熱によって形成されるナゲットは、
ナゲット径の飽和点以降では、電極チップ１１に供給さ
れる冷却水の影響により、凝固収縮する。このナゲット
径の収縮速度は、被溶接材１の溶接部の温度低下速度に
対応する。
【００５７】一方、ナゲット径の飽和点においては、溶
接部の熱膨張量（電極間変位量）が飽和するため、電極
間変位速度（時間ｔに関する電極間変位量Ｈの勾配（ｄ
Ｈ／ｄｔ））は、「０」なる。
【００５８】したがって、電極間変位速度を測定するこ
とで、ナゲット径の飽和点およびナゲット径の飽和点以
降における温度低下速度を、高精度で推定できる。
【００５９】次に、図４を参照し、温度低下速度の制御
方法を説明する。
【００６０】まず、電極チップ１１，１１に対して電流
を供給して、重ね合わせた被溶接材１の溶接を開始する
（ステップＳ０１）。そして、通電が始まると同時に電
極チップ１１，１１の位置測定を開始し、得られた電極
間変位量から電極間変位速度を算出する（ステップＳ０
２）。測定頻度は、例えば、数ミリ秒間隔である。
【００６１】次に、算出された電極間変位速度に基づい
て、ナゲット径が飽和点に到達したか否かが判断される
（ステップＳ０３）。ナゲット径が飽和点に到達してい
ない場合、ステップＳ０２に戻る。
【００６２】ナゲット径が飽和点に到達した場合、現状
の電極間変位速度を算出し、温度低下速度に換算する
（ステップＳ０４、Ｓ０５）。得られた温度低下速度
は、被溶接材１の材質に対応する目標冷却曲線と比較さ
れる（ステップＳ０６）。
【００６３】そして、温度低下速度が目標冷却曲線より
大きい場合（ステップＳ０７：ＹＥＳ）は、電極チップ
１１に対する冷却水の供給を停止し、温度低下速度が目
標冷却曲線に一致するまで、電極チップ１１に供給され
る電流量を増加させる（ステップＳ０８）。なお、冷却
水の供給は、必要に応じて、段階的に削減するように構
成することも可能である。
【００６４】温度低下速度が目標冷却曲線より小さい場
合（ステップＳ０７：ＮＯ）は、温度低下速度が目標冷
却曲線に一致するまで、電極チップ１１に供給される電
流量を削減する（ステップＳ０９）。
【００６５】次に、溶接部の温度が、溶接部組織の変態
が安定状態となる境界温度、例えば、４００℃以下であ
るか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００６６】溶接部の温度が、境界温度に到達していな
い場合は、ステップＳ０４に戻り、境界温度以下である
場合は、処理を完了させる。なお、空冷による温度低下
速度を考慮して、境界温度より高い温度で、処理を完了
させることも可能である。この場合、溶接開始から制御
終了までの時間を短縮化できるため、工業的に有利であ
る。
【００６７】以上の結果、被溶接材の溶接部の温度低下
速度は、連続冷却変態曲線に基づいて設定される、理想
的な目標冷却曲線に一致する。したがって、割れの発生
や成形性（靭性）の低下を引き起こす組織の急冷硬化が
抑制されるため、溶接部および熱影響部の組織が改善さ
れる。
【００６８】例えば、被溶接材として母材成分の炭素等
量が大きい高張力鋼板が適用される場合、溶接部および
熱影響部の硬化の抑制、凝固割れ，脆化割れ，焼き割
れ，溶融Ｚｎによる液体金属脆化割れを抑制することが
できる。したがって、成形性の向上や、スポット溶接な
どの抵抗溶接におけるナゲット内部の引け巣の発生を抑
制することを図ることができる。
【００６９】また、高張力鋼板の溶接部の温度低下速度
は、例えば、図２に示される目標冷却曲線に一致するよ
うに制御することが好ましい。
【００７０】この場合、オーステナイトからマルテンサ
イトに変態する前に、ベイナイトあるいはパーライトに
変態する過程を通過することで、凝固後の溶接部および
熱影響部の組織に、ベイナイトあるいはパーライトが混
合する。したがって、例えば、図２に示される急冷硬化
領域Ａで制御されることで形成されるマルテンサイトの
みの組織に比べて、硬度が低くなりまた割れ感受性が低
下する。
【００７１】次に、本発明の実施の形態２に係る溶接装
置を説明する。
【００７２】実施の形態２に係る溶接装置は、レーザ溶
接機であり、溶接熱源に関して実施の形態１に係る溶接
装置と異なっている。レーザ溶接機は、レーザビームで
溶接するため、被溶接材として多様な材料が適用できる
点で好ましい。
【００７３】実施の形態２に係る溶接装置の溶接系は、
図５に示されるように、溶接熱源であるレーザビーム３
１を照射するための第１照射部３２と、第１照射部３２
の動作に追従してレーザビーム３３を照射する第２照射
部３４とを有する。第２照射部３４は、被溶接材１の溶
接部を再加熱するための再加熱手段である。
【００７４】実施の形態２に係る溶接装置の制御系は、
目標冷却曲線が蓄積されたデータベースを記憶するため
の記憶装置４１と、被溶接材１の溶接部の温度低下速度
と、目標冷却曲線とが一致するように、温度低下速度を
制御するための制御装置４２とを有する。
【００７５】したがって、実施の形態１に係る溶接装置
と同様に、被溶接材の溶接部および熱影響部の組織を改
善させることができる。
【００７６】なお、制御装置４２は、第２照射部３４に
よって付加される熱量を調整することによって、温度低
下速度を制御する。レーザ溶接機は一般的に、被溶接材
の溶接部および熱影響部が小さく、温度低下速度が大き
けれども、実施の形態２に係る制御装置４２は、温度低
下速度を容易に制御することができる。
【００７７】また、制御系は、赤外線温度センサなどの
非接触式温度センサ３５を有する温度測定装置４３を備
えている。温度センサ３５は、照射領域と再加熱領域と
の間に位置する２つのポジションＰ１，Ｐ２（図６参
照）の温度Ｔ１，Ｔ２を測定するために使用される。
【００７８】被溶接材１の溶接部の温度低下速度は、ポ
ジションＰ１，Ｐ２の温度Ｔ１，Ｔ２およびポジション
Ｐ１，Ｐ２の間の温度勾配に基づいて、検出されるた
め、第２照射部３４を高精度で制御できる。なお、第１
照射部３２のレーザビーム３１によって形成される溶融
池（溶接キーホール２）近傍は、温度勾配が大きいた
め、温度センサ３５によって温度を測定する場所とし
て、好ましい。
【００７９】次に、図７を参照し、温度低下速度の制御
方法を説明する。
【００８０】まず、第１照射部３２からレーザビーム３
１を照射して、突き合わされた被溶接材１の溶接を開始
する（ステップＳ２１）。
【００８１】次に、温度センサ３５によって、照射領域
と再加熱領域との間に位置するポジションＰ１，Ｐ２の
温度Ｔ１，Ｔ２を測定する（ステップＳ２２）。そして
ポジションＰ１，Ｐ２の温度Ｔ１，Ｔ２およびポジショ
ンＰ１，Ｐ２の間の温度勾配の変化に基づいて、温度低
下速度を算出する（ステップＳ２３）。
【００８２】得られた温度低下速度は、被溶接材１の材
質に対応する目標冷却曲線と比較される（ステップＳ２
４）。
【００８３】そして、温度低下速度が目標冷却曲線より
大きい場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）は、第１照射部
３２の動作に追従する第２照射部３４から照射される再
加熱用のレーザビーム３３の出力を増加させる（ステッ
プＳ２６）。
【００８４】温度低下速度が目標冷却曲線より小さい場
合（ステップＳ２５：ＮＯ）は、第２照射部３４から照
射される再加熱用のレーザビーム３３の出力を削減する
（ステップＳ２７）。
【００８５】次に、溶接部の温度が、溶接部組織の変態
が安定状態となる境界温度以下であるか否かを判断する
（ステップＳ２８）。溶接部の温度が、境界温度に到達
していない場合は、ステップＳ０２に戻り、境界温度以
下である場合は、制御は終了する。
【００８６】図８は、実施の形態２に係る温度低下速度
の制御方法によって得られた溶接部近傍の硬度分布と、
温度低下速度を制御しない場合における溶接部近傍の硬
度分布を示している。実施の形態２においては、溶接部
近傍の硬度が低下している。
【００８７】以上のように、実施の形態２に係るレーザ
溶接機においても、実施の形態１に係る抵抗溶接装置と
同様に、割れの発生や成形性（靭性）の低下を引き起こ
す組織の急冷硬化が抑制され、レーザ溶接等におけるビ
ード部およびその近傍の不具合の発生を抑制することが
できる。したがって、溶接部および熱影響部の組織が改
善される。
【００８８】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々
改変することができる。
【００８９】例えば、被溶接材は、高張力鋼板に限定さ
れず、例えば、アルミニウムなどの軽合金を適用するこ
とも可能である。
【００９０】また、実施の形態１においては、電極間変
位速度の代わりに電極間抵抗値を利用することも可能で
ある。この場合、溶接電流制御タイマに定電流制御を適
用し、通電中における電極間抵抗値の変化速度が「０」
になった時点を、ナゲット径の飽和点と判断する。そし
て、飽和点以降における抵抗変化速度に基づいて、温度
低下速度を推定する。
【００９１】さらに、温度低下速度は、例えば、赤外線
温度センサなどの非接触式温度センサによって直接検出
される表面温度、あるいは、熱電対などの接触式温度セ
ンサによって検出される熱影響部周辺の熱歪みから推定
される温度に基づいて、検出することができる。
【００９２】また、実施の形態２においては、被溶接材
の溶接部を再加熱するための再加熱手段（第２照射部）
の熱源は、レーザビームに限定されず、プラズマビーム
を利用することも可能である。
【００９３】さらに、図９に示されるように、ツインス
ポットのレーザビームを照射することができる照射部３
２Ａが適用される場合、ツインスポットの一方のレーザ
ビーム３１Ａを、溶接熱源として利用し、ツインスポッ
トの他方のレーザビーム３３Ａを、再加熱するための熱
源として利用することができる。つまり、第１照射部
（照射手段）と第２照射部（再加熱手段）とを一体化す
ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る抵抗溶接装置の概念図で
ある。
【図２】 実施の形態１に係る抵抗溶接装置が有するデ
ータベースに蓄積されている目標冷却曲線の一例を示し
ている図である。
【図３】 電極間変位速度とナゲット径との関係を説明
するための図である。
【図４】 実施の形態１に係る抵抗溶接装置における温
度低下速度の制御方法を説明するためのフローチャート
である。
【図５】 本発明の実施の形態２に係るレーザ溶接装置
の概念図である。
【図６】 本発明の実施の形態２に係るレーザ溶接装置
の温度測定装置によって温度が測定されるポジションを
説明するための要部拡大図である。
【図７】 本発明の実施の形態２に係るレーザ溶接装置
による温度低下速度の制御方法を説明するための概略図
である。
【図８】 溶接部近傍の硬度分布を説明するための図で
ある。
【図９】 本発明の実施の形態２に係る変形例を説明す
るための概略図である。
【符号の説明】
１…被溶接材、 ２…溶接キーホール、 １０…溶接系、 １１…電極チップ、 １２…ホルダ、 １３…電極、 １４…加圧シリンダ、 １５…バルブ、 ２０…制御系、 ２１…記憶装置、 ２２…制御装置、 ２３…電流調整装置、 ２４…流量調整装置、 ２５…変位速度測定装置、 ３１，３１Ａ，３３，３３Ａ…レーザビーム、 ３２…第１照射部、 ３２Ａ…照射部、 ３４…第２照射部、 ３５…非接触式温度センサ、 ４１…記憶装置、 ４２…制御装置、 ４３…温度測定装置、 Ａ…急冷硬化領域、 Ｐ１，Ｐ２…ポジション、 Ｔ１，Ｔ２…温度。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｍ Ｆターム(参考） 4E065 EA06 4E068 BA00 CA08 CB02 CB03 CC03 DB01

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被溶接材の連続冷却変態曲線に基づいて
    設定される目標冷却曲線を記憶するための記憶手段と、 被溶接材の溶接部の温度低下速度と記憶されている目標
    冷却曲線とが一致するように、前記温度低下速度を制御
    するための制御手段とを有することを特徴とする溶接装
    置。
  2. 【請求項２】 被溶接材を溶接するための抵抗発熱を発
    生させる一対の溶接電極を有する溶接手段を有すること
    を特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記溶接電極に供給さ
    れる電流量および／または前記溶接電極を冷却するため
    の冷却水の流量を調整することによって、被溶接材の溶
    接部の温度低下速度を制御することを特徴とする請求項
    ２に記載の溶接装置。
  4. 【請求項４】 前記溶接電極の電極間変位速度を測定す
    るための測定手段を有し、前記制御手段は、測定される
    電極間変位速度に基づいて、被溶接材の溶接部の温度低
    下速度を推定することを特徴とする請求項２又は請求項
    ３に記載の溶接装置。
  5. 【請求項５】 被溶接材を溶接するためのレーザビーム
    を照射する照射手段を有することを特徴とする請求項１
    に記載の溶接装置。
  6. 【請求項６】 前記照射手段の動作に追従し、被溶接材
    の溶接部を再加熱するための再加熱手段を有し、前記制
    御手段は、前記再加熱手段によって付加される熱量を調
    整することによって、被溶接材の溶接部の温度低下速度
    を制御することを特徴とする請求項５に記載の溶接装
    置。
  7. 【請求項７】 前記照射手段によるレーザビーム照射領
    域と前記再加熱手段による再加熱領域との間における温
    度を測定するための測定手段を有し、前記制御手段は、
    測定される温度に基づいて、被溶接材の溶接部の温度低
    下速度を検出し、前記再加熱手段によって付加される熱
    量を調整することを特徴とする請求項６に記載の溶接装
    置。
  8. 【請求項８】 前記被溶接材は、高張力鋼板であること
    を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶接
    装置。
  9. 【請求項９】 前記高張力鋼板は、オーステナイトから
    マルテンサイトに変態する前に、ベイナイトあるいはパ
    ーライトに変態する過程を通過することを特徴とする請
    求項８に記載の溶接装置。
  10. 【請求項１０】 前記被溶接材は、軽合金からなること
    を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶接
    装置。
  11. 【請求項１１】 被溶接材の連続冷却変態曲線に基づい
    て設定される目標冷却曲線を記憶するための記憶ステッ
    プと、 被溶接材の溶接部の温度低下速度と記憶されている目標
    冷却曲線とが一致するように、前記温度低下速度を制御
    するための制御ステップとを有することを特徴とする溶
    接方法。
  12. 【請求項１２】 抵抗発熱を発生させる一対の溶接電極
    を有する溶接手段によって、被溶接材を溶接するための
    溶接ステップを有することを特徴とする請求項１１に記
    載の溶接方法。
  13. 【請求項１３】 前記制御ステップにおいては、前記溶
    接電極に供給される電流量および／または前記溶接電極
    を冷却するための冷却水の流量を調整することによっ
    て、被溶接材の溶接部の温度低下速度が制御されること
    を特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
  14. 【請求項１４】 前記溶接電極の電極間変位速度を測定
    するための測定ステップを有し、前記制御ステップにお
    いては、測定される電極間変位速度に基づいて、被溶接
    材の溶接部の温度低下速度が推定されることを特徴とす
    る請求項１２又は請求項１３に記載の溶接方法。
  15. 【請求項１５】 レーザビームを照射する照射手段によ
    って、被溶接材を溶接するための溶接ステップを有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の溶接方法。
  16. 【請求項１６】 前記照射手段の動作に追従する再加熱
    手段によって、被溶接材の溶接部を再加熱するための再
    加熱ステップを有し、前記制御ステップにおいては、前
    記再加熱手段によって付加される熱量を調整することに
    よって、被溶接材の溶接部の温度低下速度が制御される
    ことを特徴とする請求項１５に記載の溶接方法。
  17. 【請求項１７】 前記照射手段によるレーザビーム照射
    領域と前記再加熱手段による再加熱領域との間における
    温度を測定するための測定ステップを有し、前記制御ス
    テップにおいては、測定される温度に基づいて、被溶接
    材の溶接部の温度低下速度を検出し、前記再加熱手段に
    よって付加される熱量が調整されることを特徴とする請
    求項１６に記載の溶接方法。
  18. 【請求項１８】 前記被溶接材は、高張力鋼板であるこ
    とを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載
    の溶接方法。
  19. 【請求項１９】 前記高張力鋼板は、オーステナイトか
    らマルテンサイトに変態する前に、ベイナイトあるいは
    パーライトに変態する過程を通過することを特徴とする
    請求項１８に記載の溶接方法。
  20. 【請求項２０】 前記被溶接材は、軽合金からなること
    を特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の
    溶接方法。
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