JP2000024721A - レーザ溶接ワークのプレス方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス成形後に肉盛りをすることなく溶接ビ
ードの表面を仕上げ加工することができるレーザ溶接ワ
ークのプレス方法を提供する。 【解決手段】 レーザ溶接ワークのプレス方法に用いら
れるプレス装置の下型成形部１２ａには、ワーク１０の
厚板部１０ｔの側に、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚
さの差と同じ高さを有する段差部１２ｂが設けられてい
るため、ワーク１０の溶接ビード１０ｂと厚板部１０ｔ
の一部が段差部１２ｂと上段部１２ｃに当たり、他の部
分より余分に押圧される。この結果、ワーク１０の下面
がプレス成形時の引っ張り力によって下型成形部１２ａ
に貼り付いても、溶接ビード１０ｂと厚板部１０ｔの一
部が想像線で示されるように突出する。この突出部分１
０ｃは成形完了時には上型成形部６ａで押圧されるが、
完全に押しつぶされずに凸部として残るので、この凸部
を研削加工等することで、溶接ビード１０ｂの表面を滑
らかに仕上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、厚さの異なる素
材を突き合わせてレーザビームで溶接してなるレーザ溶
接ワークをプレス成形するプレス方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】部分的に厚さの異なるプレス成形品を少
ない工程数で得るために、厚さの異なるプレス材料を突
き合わせてレーザ溶接で一体化した後、プレス成形する
技術が開発されている。このような技術としては、例え
ば、特開昭６３−１６８２８６号公報に記載された成形
部材の製造方法の発明がある。

【０００３】この公報に記載された技術においては、ま
ず、厚さの異なる金属板を突き合わせ、レーザビームで
端面を溶融させて溶接する。次に、溶接された金属板を
プレス装置によって単一部材としてプレス成形する。か
かる方法によって、厚さの異なる金属板を別々にプレス
成形した後に縁部を重ね合わせて溶接する方法と比較し
て、より少ない工程数で複雑なプレス成形品を得ること
ができる。

【０００４】このような厚さの異なる金属板を突き合わ
せてレーザ溶接してなるワーク（以下、単に「ワーク」
とも称する。）のプレス成形技術について、図８乃至図
１０を参照して、さらに詳細に説明する。図８は、プレ
ス成形完了時におけるプレス装置およびワークの状態を
示す部分断面斜視図である。このプレス装置は上型と下
型を有しており、上型および下型には、成形品の形状に
対応した成形部がそれぞれ設けられている。なお、図８
においては、見やすくするために上型を省略している。
そして、下型３２の中央部に設けられた下型成形部３２
ａの周囲には、クッションリング１８が設けられてい
る。

【０００５】一方、ワーク１０は、厚さの異なる二枚の
金属板１０ｓ，１０ｔが突き合わされてレーザ溶接され
てなる。ワーク１０の薄板部１０ｓと厚板部１０ｔの間
には、溶接ビード１０ｂが形成されている。前記クッシ
ョンリング１８には、このワーク１０の厚さの変化に対
応した段差部１８ｂが設けられている。図に示されるよ
うに、この段差部１８ｂはワーク１０の薄板部１０ｓ側
に位置している。

【０００６】このように、ワーク１０の薄板部１０ｓと
厚板部１０ｔの厚さの差と同じ高さの段差部１８ｂが設
けられているために、ワーク１０をクッションリング１
８上に載置したときに、薄板部１０ｓの下面も厚板部１
０ｔの下面もクッションリング１８の上面に密着する。
同様に、図ではワーク１０の下に隠れて見えないが、下
型成形部３２ａの上面にも同じ位置すなわち薄板部１０
ｓ側に、同じ高さの段差部が設けられている。

【０００７】さて、プレス成形時には、上型が下降して
ワーク１０の周縁部が上型の下面とクッションリング１
８の上面で挟持される。そして、さらに上型がクッショ
ンリング１８とともに下降することによって、ワーク１
０の中央部が下型成形部３２ａで突き上げられる形にな
って、上型成形部との間で図に示されるような所定の形
状にプレス成形される。

【０００８】このとき、ワーク１０の周縁部は所定のク
ッション圧で挟持固定されているために、ワーク１０の
中央部には引っ張り力がかかって材料が伸ばされながら
成形が進行していく。このため、ワーク１０の中央部は
下型成形部３２ａの上面に貼り付いた形になる。そし
て、下型成形部３２ａの段差部にもワーク１０が貼り付
くため、ワーク１０の上面に凹み１０ａが生ずる。

【０００９】この凹み１０ａが生ずる様子をより見やす
く示したのが、図９および図１０である。図１０は、図
８のＸ−Ｘ断面を示す縦断面図であり（但し図１０では
上型成形部６ａも示されている）、図９は同じ断面の成
形開始時を示す図である。図９に示されるように、ワー
ク１０の下面が下型成形部３２ａの上面に当接した時点
で、段差部３２ｂの周辺において、ワーク１０と下型成
形部３２ａの間にクリアランスが生じている。すなわ
ち、薄板部１０ｓの端部と溶接ビード１０ｂが下型成形
部３２ａから浮き上がった状態になっている。

【００１０】この状態からプレス成形が進行してワーク
１０が下型成形部３２ａに押し付けられるに従って、上
述したようにワーク１０が伸ばされて下型成形部３２ａ
に貼り付いていく。そして、図１０に示されるように、
成形完了時には、上型成形部６ａの下面とワーク１０と
の間にクリアランスが生ずる。すなわち、薄板部１０ｓ
の端部と溶接ビード１０ｂの部分に凹み１０ａができて
しまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このようにプレス成形
品に凹み１０ａができると、溶接ビード１０ｂの表面を
研削加工等によって滑らかに仕上げることができなくな
ってしまう。従って、プレス成形したワーク１０は、こ
のままでは外から見えない部分にしか使えない。外から
見える部分に使用するためには、凹み１０ａに肉盛りを
して盛り上がらせてから研削等の仕上げ加工をしなけれ
ばならず、非常に手数がかかっていた。

【００１２】そこで、本出願の請求項１および請求項２
に係る発明においては、プレス成形後に肉盛りをするこ
となく溶接ビードの表面を仕上げ加工することができる
レーザ溶接ワークのプレス方法を提供することを目的と
する。

【００１３】また、請求項２に係る発明においては、厚
さの変化の小さいレーザ溶接ワークであっても溶接ビー
ドの仕上げ代を確保することができるとともに、仕上げ
代を最適な大きさにすることができるレーザ溶接ワーク
のプレス方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、上記の課題を解
決するために、請求項１に係る発明においては、厚さの
異なる素材を突き合わせてレーザ溶接してなる厚板部と
薄板部を有するワークを上型および下型によって強圧し
て成形するためのプレス方法であって、前記厚板部と前
記薄板部の厚さの差に合わせて前記上型または前記下型
の一方の成形部に設けられる段差部を、前記ワークの前
記厚板部の側に設けたことを特徴とするレーザ溶接ワー
クのプレス方法を創出した。

【００１５】ここで、「厚板部」とはワークのうち溶接
ビードを挟んで厚い部分をいい、「薄板部」とは溶接ビ
ードを挟んで薄い部分をいう。従って、溶接ビードが二
箇所以上ある場合、すなわちワークが三つ以上の素材を
レーザ溶接してなる場合には、「厚板部」および「薄板
部」も複数存在しうる。また、ワークの同じ部分が、あ
る溶接ビードについては「厚板部」であり、他の溶接ビ
ードについては「薄板部」となることもある。さらに、
「段差部」は、溶接ビードの数だけ設けられる。

【００１６】かかるレーザ溶接ワークのプレス方法にお
いては、ワークの厚さの変化に応じて上型または下型の
一方の成形部に設けられる段差部が、ワークの厚板部の
側に設けられている。従って、ワークの溶接ビードおよ
び溶接ビードにつながる厚板部の一部が、一方の成形部
の段差部および上段部すなわちワークの薄板部に対応し
た部分に当たりながら、プレス成形が進行する。これに
よって、ワークの溶接ビードおよび溶接ビードにつなが
る厚板部の一部は、一方の成形部の段差部および上段部
によって、他の部分より余分に押圧される。

【００１７】この結果、ワークがプレス成形時の引っ張
り力によって段差部の設けられている側の成形部に貼り
付いても、溶接ビードと厚板部の一部が他方の成形部側
に突出する。この突出部分は、成形完了時には他方の成
形部によって押圧されるが、通常のプレス圧では完全に
押しつぶされずに凸部として残る。従って、この凸部を
研削加工等することによって、溶接ビードの表面を滑ら
かに仕上げることができる。このようにして、本発明の
レーザ溶接ワークのプレス方法によれば、プレス成形後
に肉盛りの必要がなく溶接ビードの表面を仕上げ加工す
ることができる。

【００１８】また、請求項２に係る発明においては、請
求項１に記載のレーザ溶接ワークのプレス方法であっ
て、前記上型または前記下型の他方の成形部に、前記一
方の成形部の段差部および上段部で押圧されて突出する
前記ワークの突出部分に対応した位置に逃がしを設けた
ことを特徴とするレーザ溶接ワークのプレス方法を創出
した。

【００１９】かかるレーザ溶接ワークのプレス方法によ
れば、プレス成形時に一方の成形部の段差部および上段
部で押圧されて他方の成形部側に突出したワークの突出
部分が、他方の成形部に設けられた逃がしにはまり込
む。従って、厚板部と薄板部の厚さの差が小さくて突出
部分の高さが小さい場合でも、成形完了時にワークの突
出部分が押しつぶされてしまうことがなく、確実に残す
ことができる。よって、この突出部分を研削加工等する
ことによって、溶接ビードの表面を滑らかに仕上げるこ
とができる。

【００２０】また、逆に突出部分が大きい場合には、逃
がしを小さくすることによって突出部分を押圧して最適
な大きさとすることができる。このようにして、本発明
のレーザ溶接ワークのプレス方法によれば、厚さの変化
の小さいレーザ溶接ワークであっても溶接ビードの仕上
げ代を確保することができるとともに、仕上げ代を最適
な大きさにすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】第１の実施形態 次に、本発明を具現化した第１の実施形態について、図
１乃至図４を参照して説明する。まず、本実施形態のレ
ーザ溶接ワークのプレス方法に用いられるレーザ溶接ワ
ーク用プレス装置の全体構成について、図１を参照して
説明する。図１は、レーザ溶接ワークのプレス方法の第
１の実施形態に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装
置の全体構成を示す縦断面図である。

【００２２】このレーザ溶接ワーク用プレス装置は、上
下方向に所定ストローク移動可能な上型８と、その下方
に固定された下型１６を有している。上型８は、プレス
スライド（ラム）４と、その下面に固定された上金型６
によって構成されている。下型１６は、図示しないベー
スに固定されたボルスタ１４とその上面に固定された下
金型１２からなる。

【００２３】上金型６および下金型１２の中央部には、
成形品の形状に対応した上型成形部６ａおよび下型成形
部１２ａが設けられている。上型成形部６ａは本発明に
おける上型の成形部に、下型成形部１２ａは下型の成形
部に相当する。そして、下型成形部１２ａには、ワーク
１０の厚板部１０ｔの側に、従来技術と同様の傾斜を有
し、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚さの差と同じ高さ
を有する段差部１２ｂが設けられている。従って、下型
成形部１２ａは本発明における一方の成形部に相当し、
上型成形部６ａは本発明における他方の成形部に相当す
る。

【００２４】下型１２内には、下型成形部１２ａの周囲
をリング状に囲んでクッションリング１８が設けられて
いる。このクッションリング１８は、複数のクッション
ピン２０〜２０の上端に支持されており、クッションピ
ン２０〜２０の下方には油圧あるいは空気圧を用いたク
ッション圧生成機構が設けられている。クッションリン
グ１８には、従来技術と同じ位置すなわちワーク１０の
薄板部１０ｓの側に、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚
さの差と同じ高さを有する段差部１８ｂが設けられてい
る。

【００２５】かかる構造を有するレーザ溶接ワーク用プ
レス装置によって、厚さの異なる金属板１０ｓ，１０ｔ
を突き合わせてレーザ溶接してなるワーク１０がプレス
成形される。まず、クッションリング１８上にワーク１
０が載置されて、上型８が下降する。これによって図１
に示されるように、ワーク１０の周縁部が上金型６の下
面とクッションリング１８の上面で挟持される。さらに
上型８がクッションリング１８とともに下降することに
よって、ワーク１０の周縁部が所定のクッション圧で挟
持されながら、ワーク１０の中央部が下型成形部１２ａ
に当たっていく。そして、上型８が下限まで降りきる
と、ワーク１０が上型成形部６ａと下型成形部１２ａと
の間で所定の形状にプレス成形される。

【００２６】このプレス成形時においてワーク１０が変
形する様子を、図２および図３を参照して説明する。図
２は、図１のII−II断面の一部を示す縦断面図であり、
図３は同じ断面の成形完了時を示す縦断面図である。図
２に示されるように、本実施形態のレーザ溶接ワークの
プレス方法に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置
においては、厚板部１０ｔと薄板部１０ｓの厚さの差と
同じ高さを有する段差部１２ｂが、ワーク１０の厚板部
１０ｔの側において下型成形部１２ａに設けられてい
る。

【００２７】従って、ワーク１０の溶接ビード１０ｂお
よびこれにつながる厚板部１０ｔの一部が、下型成形部
１２ａの段差部１２ｂおよび上段部１２ｃに当たりなが
ら、プレス成形が進行する。これによって、ワーク１０
の溶接ビード１０ｂと厚板部１０ｔの一部は、下型成形
部１２ａの段差部１２ｂと上段部１２ｃによって、他の
部分より余分に押圧される。

【００２８】この結果、図３に示されるように、ワーク
１０の下面がプレス成形時の引っ張り力によって下型成
形部１２ａの上段部１２ｃ，段差部１２ｂ，下段部１２
ｄに貼り付いても、溶接ビード１０ｂと厚板部１０ｔの
一部が想像線で示されるように上型成形部６ａ側に突出
する。この突出部分１０ｃは、成形完了時には上型成形
部６ａによって押圧されるが、図３に示されるように、
通常のプレス圧では完全に押しつぶされずに凸部として
残る。

【００２９】従って、図４に示されるように、この凸部
１０ｄを研削加工等することによって、溶接ビード１０
ｂの表面を滑らかに仕上げることができる。よって、プ
レス成形後のワーク１０を、外から見える部分にも用い
ることができる。このようにして、本実施形態のレーザ
溶接ワークのプレス方法によれば、プレス成形後に肉盛
りの必要がなく溶接ビード１０ｂの表面を仕上げ加工す
ることができる。

【００３０】第２の実施形態 次に、本発明を具現化した第２の実施形態について、図
５乃至図７を参照して説明する。図５は第１の実施形態
における図２に、図６は図３に、図７は図４にそれぞれ
対応する縦断面図である。図５に示されるように、本実
施形態のレーザ溶接ワークのプレス方法に用いられるレ
ーザ溶接ワーク用プレス装置が第１の実施形態と異なる
のは、上型成形部２６ａの下面に逃がし２６ｂを設けた
ことである。その他の部分については第１の実施形態と
同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。

【００３１】さて、この逃がし２６ｂは、下型成形部１
２ａの段差部１２ｂおよび上段部１２ｃで押圧されて上
型成形部２６ａ側に突出するワーク１０の突出部分に対
応した位置に設けられている。そして、突出する形状に
対応した形状を有している。従って、図６に示されるよ
うに、プレス成形完了時には、下型成形部１２ａの段差
部１２ｂおよび上段部１２ｃで押圧されて突出した部分
１０ｃは、逃がし２６ｂにはまり込む。

【００３２】さらに、本実施形態では逃がし２６ｂが突
出部分１０ｃに対応した形状を有しているため、突出部
分１０ｃは上型成形部２６ａで押圧されることがなく、
確実にそのままの形状で残される。従って、図７に示さ
れるように、この突出部分１０ｃを研削加工等すること
によって、溶接ビード１０ｂの表面を滑らかに仕上げる
ことができる。

【００３３】本実施形態においては、十分な仕上げ代を
確保するために逃がし２６ｂを突出部分１０ｃに対応し
た形状としたが、逃がし２６ｂを突出部分１０ｃより小
さくして突出部分１０ｃをある程度押しつぶすこともで
きる。これによって、仕上げ代を確保しつつ必要最小限
の大きさとして、仕上げ工程の省力化を図ることができ
る。このように、本発明においては、ワークの厚板部と
薄板部の厚さの差や成形部の形状等に応じて、逃がしの
形状を最適化しあるいは第１の実施形態のように逃がし
を設けないことによって、仕上げ代を必要最小限にする
ことができる。

【００３４】また、上記の各実施形態においては、ワー
クが二枚の厚さの異なる板材をレーザ溶接してなる場合
について説明したが、前述の如く、ワークは三枚以上の
素材をレーザ溶接してなるものでも良い。この場合に
は、段差部は溶接ビードの数だけ設けることになる。

【００３５】さらに、上記の各実施形態においては、段
差部１２ｂの傾斜を従来技術における段差部と同じにし
ているが、段差部の傾斜はこれよりきつくても緩やかで
も構わない。但し、段差部の傾斜をあまり緩やかにして
段差部の幅を大きくすると突出部分の幅も大きくなって
仕上げ加工面積が増大するので、段差部の傾斜は急であ
る方がより好ましい。同様に、段差部を溶接ビードから
あまり離して設けると突出部分の幅が大きくなって仕上
げ加工面積が増大するので、段差部は溶接ビードになる
べく近接させて設ける方がより好ましい。

【００３６】さらに、上記の各実施形態においては、下
型１６内にクッションリング１８を設け、下型成形部１
２ａに段差部１２ｂを設けているが、これを逆にして上
型内にクッションリングを設け、上型成形部に段差部を
設けても良い。レーザ溶接ワークのプレス方法のその他
の工程や、レーザ溶接ワーク用プレス装置のその他の部
分の構造，形状，寸法，材質，接続関係等についても、
上記の各実施形態に限定されるものではない。

【００３７】

【発明の効果】請求項１および請求項２に係る発明にお
いては、プレス成形後に肉盛りをすることなく、溶接ビ
ードの表面を仕上げ加工することができる。また、請求
項２に係る発明においては、厚さの変化の小さいレーザ
溶接ワークであっても溶接ビードの仕上げ代を確保する
ことができるとともに、仕上げ代を最適な大きさにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ溶接ワークのプレス方法の
第１の実施形態に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス
装置の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】図１のII−II断面の一部を示し、レーザ溶接ワ
ークのプレス方法の第１の実施形態における成形開始時
の状態を示す縦断面図である。

【図３】レーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形
態における成形完了時の状態を示す縦断面図である。

【図４】レーザ溶接ワークのプレス方法の第１の実施形
態におけるプレス成形後のワークの仕上げ加工を示す縦
断面図である。

【図５】レーザ溶接ワークのプレス方法の第２の実施形
態に用いられるレーザ溶接ワーク用プレス装置における
成形開始時の状態を示す縦断面図である。

【図６】レーザ溶接ワークのプレス方法の第２の実施形
態における成形完了時の状態を示す縦断面図である。

【図７】レーザ溶接ワークのプレス方法の第２の実施形
態におけるプレス成形後のワークの仕上げ加工を示す縦
断面図である。

【図８】従来技術におけるプレス成形完了時のレーザ溶
接ワーク用プレス装置およびワークの状態を示す部分断
面斜視図である。

【図９】従来技術におけるワークと段差部の位置関係を
示す縦断面図である。

【図１０】従来技術におけるプレス成形完了時のレーザ
溶接ワーク用プレス装置およびワークの状態を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

６ａ，２６ａ 上型の成形部 ８ 上型 １０ ワーク １０ｃ 突出部分 １０ｓ 薄板部 １０ｔ 厚板部 １２ａ 下型の成形部 １２ｂ 段差部 １２ｃ 上段部 １６ 下型 ２６ｂ 逃がし

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さの異なる素材を突き合わせてレーザ
   溶接してなる厚板部と薄板部を有するワークを上型およ
   び下型によって強圧して成形するためのプレス方法であ
   って、 前記厚板部と前記薄板部の厚さの差に合わせて前記上型
   または前記下型の一方の成形部に設けられる段差部を、
   前記ワークの前記厚板部の側に設けたことを特徴とする
   レーザ溶接ワークのプレス方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ溶接ワークのプ
   レス方法であって、 前記上型または前記下型の他方の成形部に、前記一方の
   成形部の段差部および上段部で押圧されて突出する前記
   ワークの突出部分に対応した位置に逃がしを設けたこと
   を特徴とするレーザ溶接ワークのプレス方法。