JP2000288661A - レーザー溶接における前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザー溶接する前に、第１の加工部材と第
２の加工部材とを限りなく零に近づけるようにした。 【解決手段】第１の加工部材をプレス処理によって第２
の加工部材で打ち抜き、第１の加工部材の打ち抜かれた
部分に第２の加工部材を存在させて置換した第１のステ
ージと、前記第１のステージによって打ち抜かれた部分
のプロフィールラインを冷間鍛造することにより変形さ
せて、第１の加工部材と第２の加工部材が接触する微細
な隙間を零に近づけるようにした第２のステージとを有
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、レーザー溶接する
前に、第１の加工部材と第２の加工部材との接触隙間を
限りなく零に近づけるようにしたことを特徴とするレー
ザー溶接における前処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、レーザー溶接では、照準
装置によってレンズで集束した微小のレーザー光を溶接
部分に照射することによって行う。したがって、特にレ
ーザー光による溶接では、溶接部分での加工部材が密着
状になって微細な隙間が限りなく零に近くならなければ
効率的なレーザー溶接をすることができない。そして、
加工素材の精度が不足して位置決め精度が低いと溶接部
分に段差の発生、アンダーフィルの発生、位置決め精度
の低下、加工素材の精度不良と傷などがあると穴開きの
発生、位置決め精度の低下とビームの位置ずれが発生す
ると溶接線ずれの発生の可能性がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、ビーム溶
接においては高精度の位置決めが要求されるのが一般的
であり、従来、テイラードブランク材を製造するために
は、ブランクの接合部断面をきれいな形状にしなければ
ならず、加工部材の位置決めにおいて高い精度が要求さ
れる等、前処理のために多大なコストを要している。そ
して、これらの条件を満足できない場合には、高速でレ
ーザー溶接をすることができない。したがって、溶接部
分で突き合わされる加工部材の隙間が著しく零に近く、
溶接スピードの速いレーザー溶接の方法、並びに従来は
困難であった曲線形状の接合部、特に凹凸形状の接合部
を持つテイラードブランク材を製造することが要望され
ている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来か
らの欠点を解消するとともに、従来からの要望に鑑み提
案されたもので、第１の加工部材をプレス処理すること
によって第２の加工部材で打ち抜き、第１の加工部材の
打ち抜かれた部分に第２の加工部材を存在させて置換す
るようにした第１のステージと、第１のステージによっ
て打ち抜かれた部分のプロフィールラインを冷間鍛造す
ることにより変形させて、第１の加工部材と第２の加工
部材が接触する微細な隙間を零に近づけるようにした第
２ステージとを有することを特徴とするレーザー溶接に
おける前処理方法に関するものである。

【０００５】また本発明によれば、第２の加工部材は第
１の加工部材より厚肉で、第１の加工部材より上方に位
置する第２の加工部材のプロフィールラインを冷間鍛造
すること、及び第１の加工部材は第２の加工部材より厚
肉で、第１の加工部材の打ち抜き部分のプロフィール部
分を冷間鍛造して、隙間を限りなく零に近づけるように
したものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施の
態様に基づいて説明する。図１は本発明の方法の第１の
実施例を示す概略図で、（ａ）は第２の加工部材によっ
て第１の加工部材を打ち抜く直前の概略正面図、（ｂ）
は打ち抜き時の一部を拡大した概略正面図、（ｃ）は冷
間鍛造時の一部を拡大した概略正面図、図２は本発明の
第２の実施例を示す概略図で、（ａ）はポンチによって
第２の加工部材、第１の加工部材を打ち抜く直前の概略
正面図、（ｂ）は打ち抜き時の一部を拡大した概略正面
図、図３は冷間鍛造時の概略正面図、図４は加工された
曲線、凹凸テイラードブランクの例を示す概略平面図、
図５は本発明の方法の第３の実施例を示す概略図で、
（ａ）は加工部材の概略斜視図、（ｂ）は打ち抜く直前
の概略正面図、（ｃ）は打ち抜き時の概略正面図であ
る。

【０００７】本発明の前処理方法は、第１のステージ
と、前記第１ステージの終了後の第２のステージとから
成る。図１は本発明の第１の実施例を示すもので、第１
のステージは、固定下型ダイ１の上面に第１の加工部材
１１を載置するとともに第１の加工部材１１を押え型２
によって、コイルスプリング、ガススプリング、ウレタ
ンスプリング等の付勢手段３の付勢で強固に保持し、第
１の加工部材１１の上面に、打ち抜き形状に一致する形
状に成形した第２の加工部材１２を載置して上面にポン
チ４を位置させ（図１（ａ））、プレス処理によってポ
ンチ４を第１の加工部材１１の厚さ分だけ下降させて前
記ポンチ４の下死点を第１の加工部材１１の下面と第２
の加工部材１２の下面とが一致する位置に設定すること
により、第１の加工部材１１から第２の加工部材１２の
形状の打ち抜き片１３を落下させることができ、同時に
第２の加工部材１２の形状に対応する打ち抜き部１４を
第１の加工部材１１に形成するとともに前記打ち抜き部
１４の内部に第２の加工部材１２を存在させるのである
（図１（ｂ））。

【０００８】この状態で、第１の加工部材１１を固定下
型ダイ１から外すと、第１の加工部材１１の打ち抜き部
１４には第２の加工部材１２が置き換わって固着されて
いるので、第２のステージに移る。前記第２のステージ
では、前記第１の加工部材１１をテーブル５の上面に載
置し、第２の加工部材１２の周辺形状に一致する鍛造ポ
ンチ６により第２の加工部材１２のプロフィールライン
をプレスによって冷間で静圧を作用させて鍛造する工程
であって（図１（ｃ））、第２の加工部材１２が外縁方
向に膨大するように変形するために打ち抜き部１４の内
面に圧着し、第１の加工部材１１と第２の加工部材１２
との接触部分（打ち抜き部１４の内周面と第２の加工部
材１２の外周面）が限りなく零に近くなる。

【０００９】したがって、第２の加工部材１２のプロフ
ィールラインに沿ってレーザー溶接すると、両部材の隙
間がきわめて小さくてほとんど零に近いので、溶接スピ
ードを高めることができるばかりでなく、レーザー溶接
された溶接部分の精度が高いものとなる。

【００１０】図２は本発明の第２の実施例を示すもの
で、第１のステージにおいて、第１の加工部材１１の上
面に、一定形状に成形していない第２の加工部材１２を
重ね合わせ（図２（ａ））、ポンチ４の下降ストローク
を第２の加工部材１２の厚さ分にして下死点をポンチ４
の下面が第１の加工部材１１の上面に一致する位置にす
ると、図２（ｂ）で示すように第２の加工部材１２がポ
ンチ４の形状に一致するように切断されるとともに、第
１の加工部材１１も第２の加工部材１２によってその形
状に切断されるので、第１の加工部材１１の下面に第２
の加工部材１２が厚肉分だけ突出する状態になる。した
がって、この状態には第１の加工部材１１を上下面を逆
にすることによって、前記と同様に、鍛造ポンチ６によ
り第２の加工部材１２のプロフィールラインをプレスに
よって冷間で静圧を作用させて鍛造することができる。
そして、第２のステージは前記実施例と同様であるか
ら、第１の加工部材１１と第２の加工部材１２との接触
部分が限りなく零に近くなり、レーザー溶接において著
しく効果がある。尚、図２において説明していない符号
は、前記図１の実施例の同一の符号と同一であるから、
具体的説明を省略する。

【００１１】図１及び図２に示す本発明の実施例では、
第１の加工部材１１，第２の加工部材１２ともに金属板
材で、第２の加工部材１２が第１の加工部材１１より厚
肉の素材である。したがって、打ち抜き部１４に第２の
加工部材１２が置き換わって固着されていると、第１の
加工部材１１の表面に第２の加工部材１２が厚さの差の
分だけ突出しているので、第２のステージでの冷間鍛造
が簡単であるし、確実である。しかし、図３で示すよう
に第１の加工部材１１が第２の加工部材１２より厚肉の
場合、第２のステージにおいて打ち抜き部１４のプロフ
ィールラインを鍛造ポンチ６により冷間鍛造によって変
形させると、打ち抜き部１４の内周縁が第２の加工部材
１２の外周縁に圧着して隙間が限りなく零に近くなり、
前記実施例と同様の作用効果を期待することができる。
したがって、本発明によれば、第２の加工部材が第１の
加工部材に対して厚肉の場合と薄肉の場合、及び第２の
加工部材が打ち抜き形状に一致するピース片の場合とポ
ンチによって打ち抜き形状を決定する場合とを含むもの
である。

【００１２】また本発明によれば、第１の加工部材に複
数の第２の加工部材１２を同時に置き換えて第１ステー
ジを実施し、各第２の加工部材を同時若しくは個別に第
２のステージを実施することにより、複数の曲線、凹凸
形状の接合部を持つテイラードブランクを形成処理する
ことができる（図４）。

【００１３】図５は本発明の第３の実施例を示すもの
で、第１の加工部材１１ａと第２の加工部材１２ａと
を、端部においてレーザー溶接する場合の前処理工程の
概略を示す。

【００１４】即ち、第１の加工部材１１ａの端縁１１ｂ
と第２の加工部材１２ａの端縁１２ｂとをほぼ同一の形
状にするとともに第２の加工部材１２ａの端縁１２ｂに
梯形の突部１２ｃを左右に突設し、第１の加工部材１１
ａの端縁１１ｂの上側に第２の加工部材１２ａの端縁１
２ｂが位置するように、第１の加工部材１１ａと第２の
加工部材１２ａとを固定下型ダイ１に載置し、プレス処
理によってポンチ４を第１の加工部材１１ａの厚さ分だ
け下降させることにより、端縁１１ｂを、第２の加工部
材の端縁１２ｂや突部１２ｃの形状の打ち抜き片１３ａ
を落下させ，第１の加工部材の端縁１１ｂと第２の加工
部材の端縁１２ｂ，及び第２の加工部材の突部１２ｃと
を連結させる。そして、第２の加工部材１２ａが第１の
加工部材１１ａより厚肉であれば、第２の加工部材の端
縁１２ｂ，第２の加工部材の突部１２ｃのプロフィール
ラインを冷間鍛造することにより、第１の加工部材１１
ａと第２の加工部材１２ａとの接触部分を限りなく零に
近づけることができ、レーザー溶接において著しく効果
の高いものとなる。

【００１５】なお、図５において説明していない符号
は、前記図１、図２の実施例の同一符号と同一の構成で
あるから、詳細な説明を省略する。

【００１６】以上本発明を図面の実施例に基づいて説明
したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りどの
ようにでも実施することができる。例えば、第１の加工
部材１１，第２の加工部材１２は金属であればどのよう
な材質のものでも使用することができ、また色彩の異な
る金属板材を使用すると、第２の加工部材が第１の加工
部材と一体化した模様として機能する。

【００１７】

【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、第１の
加工部材をプレス処理によって第２の加工部材で打ち抜
き、第１の加工部材の打ち抜かれた部分に第２の加工部
材を存在させて置換した第１のステージと、第１のステ
ージによって打ち抜かれた部分のプロフィールラインを
冷間鍛造することにより変形させて、第１の加工部材と
第２の加工部材が接触する微細な隙間を零に近づけるよ
うにした第２のステージとを有することを特徴とする。

【００１８】したがって、プレス処理による第１のステ
ージと、冷間鍛造による第２ステージとを行うだけで第
１の加工部材と第２の加工部材との位置決め精度がきわ
めて高くなって接触部分の隙間を、あくまでも零に近づ
けることができ、レーザー溶接におけるスピードを高め
ることができて溶接作業そのものの効率を著しく向上で
きるし、溶接部分の精度を高めることができる。しか
も、加工部材の歩留まり率が向上するし、厚さが相違す
る加工部材をレーザー溶接するので、後処理の必要がな
くなり、また、溶接部分がどのような形状でも確実に溶
接することができ、しかも溶接ジグが簡易となって実用
的価値の高いものとなる。また、第１のステージで行う
打ち抜いて置換する形状のプロフィールラインの自由度
は広く、曲線形状や凹凸形状であっても迅速に処理する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の第１の実施例を示す概略図で、
（ａ）は第２加工部材によって第１加工部材を打ち抜く
直前の概略正面図、（ｂ）は打ち抜き時の一部を拡大し
た概略正面図、（ｃ）は冷間鍛造時の一部を拡大した概
略正面図である。

【図２】本発明の方法の第２の実施例を示す概略図で、
（ａ）は第２加工部材によって第１加工部材を打ち抜く
直前の概略正面図、（ｂ）は打ち抜き時の一部を拡大し
た概略正面図である。

【図３】本発明における冷間鍛造時の他の実施例の概略
正面図である。

【図４】加工部材の一例の概略平面図である。

【図５】本発明の方法の第３の実施例を示す概略図で、
（ａ）は加工部材の概略斜視図、（ｂ）は打ち抜く直前
の概略正面図、（ｃ）は打ち抜き時の概略正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 固定下型ダイ ２ 押え型 ３ 付勢手段 ４ ポンチ ５ テーブル ６ 鍛造ポンチ １１ 第１の加工部材 １２ 第２の加工部材 １３ 打ち抜き片 １４ 打ち抜き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 梯治 静岡県駿東郡清水町的場20番地 株式会社 富士テクニカ内 Ｆターム(参考） 4E068 AA02 AA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の加工部材をプレス処理することに
   よって第２の加工部材で打ち抜き、第１の加工部材の打
   ち抜かれた部分に第２の加工部材を存在させて置換する
   ようにした第１のステージと、 前記第１のステージによって打ち抜かれた部分のプロフ
   ィールラインを冷間鍛造することにより変形させて、第
   １の加工部材と第２の加工部材が接触する微細な隙間を
   零に近づけるようにした第２のステージとを、 有することを特徴とするレーザー溶接における前処理方
   法。
2. 【請求項２】 第２の加工部材は第１の加工部材より厚
   肉で、第２のステージにおいて第２の加工部材のプロフ
   ィールラインを冷間鍛造する請求項１に記載のレーザー
   溶接における前処理方法。
3. 【請求項３】 第１の加工部材は第２の加工部材より厚
   肉で、第２のステージにおいて第１の加工部材の打ち抜
   き部分のプロフィールラインを冷間鍛造する請求項１に
   記載のレーザー溶接における前処理方法。