JP2004344942A - Method for welding and assembling frame structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレーム構造体の溶接組立方法に関し、例えば自動車の車体フレームをアルミニウムの押出材からなるフレーム要素同士を溶接接合することにより組み立てるようにしたフレーム構造体の溶接組立方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
フレーム要素である閉断面構造のアルミニウム系押出材をもってフレーム構造体を組み立てる方法として例えば特許文献1,2に記載のものが知られている。
【0003】
すなわち、フレーム要素であるアルミニウム系押出材同士を突き合わせた上でその突き合わせ部の全周をミグ溶接等によりいきなり溶接したのでは熱変形によるフレーム構造体の寸法精度の低下が余儀なくされる点を考慮し、特許文献1に記載の技術では、例えば断面矩形状のアルミニウム系押出材同士の溶接に際してその溶接の向きおよび順番の最適化を図ることで変形を抑制し、また特許文献2に記載の技術では、アルミニウム系押出材同士を突き合わせたならば両者にまたがるような補強材を予めスポット溶接にて仮付けし、その後にアーク溶接等による本溶接を施すことで変形を抑制するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−324265号公報 (図1)
【0005】
【特許文献2】
特開2002−356177号公報 (図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載の技術では、使用するアルミニウム系押出材の断面形状や板厚さらには溶接条件に応じてその都度溶接の向きおよび順番を検討し直す必要があり、工数増加とともに変形抑制効果の上で限界がある。
【0007】
また、特許文献2に記載の技術では、スポット溶接による仮付け部位ごとにその都度溶融,凝固が行われるため、仮付けによる変形を回避することは困難であり、フレーム構造体の寸法精度の向上に限界がある。その上、別部品として補強材が必要となることもさることながら、その補強材に曲げ加工等が必要となり、部品点数および加工工数の増加によりコストアップが余儀なくされることとなって好ましくない。
【0008】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、フレーム要素同士を溶接するのに先立ってそれらフレーム要素同士を仮付けすることを前提としつつも、別部品を必要とせずに且つ溶接に伴う変形を未然に防止できるようにした方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、アルミニウム系材料からなる複数のバー状のフレーム要素同士をT継手の形態で突き合わせた上で溶接を施すことによりフレーム構造体とする方法であって、相手側のフレーム要素に対して突き合わされることになる特定のフレーム要素の端面に均等な配置となるように極小の接合用突起部を予め形成しておき、この接合用突起部をもってプロジェクション溶接を施すことによりフレーム要素同士を仮付けし、その後にフレーム要素同士の突き合わせ部に本溶接を施すことを特徴とする。
【0010】
この場合、仮付けとしてのプロジェクション溶接は周知のように双方のフレーム要素に通電しながらそのフレーム要素同士を互いに加圧しながら行う一方、本溶接は例えばミグ(MIG)溶接とする。また、フレーム要素は請求項2に記載のように閉断面形状の押出材であるものとし、さらに、請求項3に記載のように特定のフレーム要素の端面において均等な配置となるように複数の極小面積の接合用突起部が形成されていることが変形を確実に防止する上で望ましい。
【0011】
したがって、請求項1に記載の発明では、本溶接に先立って、フレーム要素同士の突き合わせ面に均等配置された接合用突起部をもってプロジェクション溶接による仮付けが施される。この場合、接合用突起部がその突き合わせ面において均等な配置となっているため、その突き合わせ面近傍での熱伝導が均等なものとなるが故に、熱変形を伴うことなく仮付けすることが可能となる。
【0012】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、仮付け時の熱変形を未然に防止できることから、フレーム構造体の寸法精度が向上するほか、従来のように別部品を必要としないために溶接継手構造の簡素化とコストダウンを図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1以下の図面は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、図5に示すようにフレーム構造体として自動車の車体フレーム1を組み立てる場合の例を示している。
【0014】
フレーム構造体である図5の車体フレーム1は、フレーム要素として機能することになる互いにほぼ平行な閉断面構造のサイドシル2,2同士の間に同じくフレーム要素として機能することになる閉断面構造の前後一対のクロスメンバー3,3を架橋的に配置し、それらサイドシル2,2とクロスメンバー3,3とを突き合わせた上でT継手の形態で例えばミグ(MIG)溶接にて溶接接合することにより組み立てられる。さらに、各サイドシル2,2と一方のクロスメンバー3とのなすコーナー部にその内側から三角形状のメンバーサポート4を配置し、メンバーサポート4の二辺をそれぞれサイドシル2およびクロスメンバー3に溶接接合することにより補強されている。なお、ミグ溶接のすみ肉溶接によりできた溶接ビードを符号5で示す。サイドシル2、クロスメンバー3およびメンバーサポート4はいずれもアルミニウムもしくはアルミニウム合金製のもので、特にサイドシル2およびクロスメンバー3は均一断面の矩形バー状の押出材がそのまま使用されている。
【0015】
図1はサイドシル2とクロスメンバー3の突き合わせ部の詳細を示しており、サイドシル2の側面に突き合わされることになるクロスメンバー3の開口端面にはその四隅に微小な円柱状の接合用突起部6が予め形成されている。これらの複数の接合用突起部6は、後述するようにサイドシル2とクロスメンバー3の仮止めのためのプロジェクション溶接に際して重要な機能を果たすものであることから、その上下および左右方向で均等もしくは対称な配置となっている。
【0016】
図2は上記サイドシル2とクロスメンバー3との仮付けのための溶接設備の概略構造を示す。図2に示すように、支持フレーム7には固定側電極8が装着されているとともに、固定側電極8に対向する可動側電極9がリニアガイド10を介してスライド可能に装着されている。可動側電極9は後述するようにクロスメンバー3を保持するためのグリッパを兼ねており、可動側電極9は加圧シリンダ11の伸縮作動に応じて固定側電極8に対し進退移動可能となっている。なお、双方の電極8,9は通電ケーブル12を介して溶接機本体の制御盤13に接続されている。
【0017】
図2から明らかなように、サイドシル2は固定側電極8に面接触するように位置決め保持される一方、クロスメンバー3はグリッパを兼ねた可動側電極9に位置決め保持され、この状態をもってサイドシル2とクロスメンバー3は直角となる。
【0018】
双方の電極8,9への溶接電流の通電と同時に加圧シリンダ11を伸長動作させると、可動側電極9に支持されたクロスメンバー3はその可動側電極9とともにサイドシル8側に向かって移動し、やがてはクロスメンバー3の端面の各接合用突起部6がサイドシル2の側面に圧接するようになる。
【0019】
各接合用突起部6がサイドシル2に圧接すると、それらの微小な接合用突起部6に溶接電流が集中して流れることから、その時の抵抗熱によって各接合用突起部6が溶融し、加圧シリンダ11の加圧力をもって徐々に押し潰される。この接合用突起部6の潰れ変形に伴いクロスメンバー3はその開口端面全面がサイドシル2の側面に密着するようになることから、接触面積の増大により接合用突起部6が溶融しなくなり、最終的にはその接合用突起部6の凝固をもって、すなわちプロジェクション溶接をもってサイドシル2とクロスメンバー3が仮付けされる。
【0020】
この場合、個々の接合突起部6の溶融,凝固に伴ってサイドシル2およびクロスメンバー3のうち仮付け部位としてそれぞれの接合用突起部6に相当する部分では何らかの熱変形を生じようとするものの、上下および左右方向で均等もしくは対称に配置した四つの接合用突起部6が同時に溶融,凝固するため、サイドシル2およびクロスメンバー3側での熱伝導が均等となり、溶接による熱変形を伴うことなく均一且つ同時に仮付けすることができる。
【0021】
その上、接合用突起部6のみが溶融するのに伴ってクロスメンバー3がサイドシル2に突き当たるまで押し込まれることになるため、クロスメンバー3の長手方向での収縮がなく、これによってもまた高精度な車体フレーム1を組み立てることができるようになる。
【0022】
こうして、プロジェクション溶接をもってサイドシル2とクロスメンバー3が順次仮付けされて図5の形態の車体フレーム1が仮組みされたならば、仮付け部位であるサイドシル2とクロスメンバー3の突き合わせ部の全周に例えばミグ溶接によるすみ肉溶接をもって本溶接が施されることになる。
【0023】
図3は本発明の第2の実施の形態を示し、この実施の形態では、先の独立突起状の複数の接合用突起部6に代えて、クロスメンバー3の開口端面にその奧部側から開口端面に向かって漸次肉厚が小さくなる環状且つ断面略ウエッジ状のテーパ壁部16を微小面積の接合用突起部として形成したものである。なお、テーパ壁部16が接合用突起部として機能する以上はその一部がプロジェクション溶接により溶融することになるので、その溶融代を見込んでクロスメンバー3の全長寸法を設定するものとする。
【0024】
また、図4は本発明の第3の実施の形態を示し、この実施の形態では、先の独立突起状の複数の接合用突起部6に代えて、クロスメンバー3の開口端面に肉厚が一定で且つ薄肉状の環状の接合用突起部26を形成したものである。
【0025】
これら第2,3の実施の形態では、サイドシル2に対するテーパ壁部16もしくは接合用突起部26の接触面積が第1の実施の形態の独立突起状の接合用突起部6のものとほぼ同等であるにもかかわらず、そのテーパ壁部16もしくは接合用突起部26がクロスメンバー3の開口端面の全周において均等に接触することになるので、その開口端面全面での仮付けが可能となり、仮付け強度が向上することになるとともに、熱変形を一段と抑制できることになる。
【0026】
特に第2の実施の形態では、プロジェクション溶接(仮付け)時にテーパ壁部16の溶融代(溶融面積)が漸増することになるため、クロスメンバー3の反対側を溶接した際に生じることになる長手方向での収縮に基づく長さ誤差を吸収できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい第1の実施の形態を示す図で、(A)はサイドシルとクロスメンバーの突き合わせ部の分解斜視図、(B)は同図(A)のa−a線に沿う断面図。
【図2】図1に示したサイドシルとクロスメンバーの仮付け(プロジェクション溶接)を司る溶接設備の概略説明図。
【図3】本発明の好ましい第2の実施の形態を示す図で、(A)はクロスメンバーの要部斜視図、(B)は同図(A)のb−b線に沿う断面図。
【図4】本発明の好ましい第3の実施の形態を示す図で、(A)はクロスメンバーの要部斜視図、(B)は同図(A)のc−c線に沿う断面図。
【図5】フレーム構造体の一例として車体フレームの概略構造を示す斜視図。
【符号の説明】
1…車体フレーム(フレーム構造体)
2…サイドシル(フレーム要素)
3…クロスメンバー(フレーム要素)
4…メンバーサポート
6…接合用突起部
8…固定側電極
9…可動側電極
11…加圧シリンダ
16…テーパ壁部(接合用突起部)
26…接合用突起部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for welding and assembling a frame structure, for example, to a method for welding and assembling a frame structure in which a vehicle body frame is assembled by welding and joining frame elements made of extruded aluminum.
[0002]
[Prior art]
As a method of assembling a frame structure using an aluminum-based extruded material having a closed cross-section structure as a frame element, for example, those described in
[0003]
In other words, considering that aluminum-based extruded materials as frame elements are butted together, and the entire periphery of the butted parts are suddenly welded by MIG welding or the like, the dimensional accuracy of the frame structure must be reduced due to thermal deformation. According to the technology described in Patent Document 1, for example, when welding aluminum-based extruded materials having a rectangular cross section, deformation is suppressed by optimizing the direction and order of welding, and the technology described in
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-324265 (FIG. 1)
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-2002-356177 (FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the technology described in Patent Document 1, it is necessary to reconsider the direction and order of welding each time according to the cross-sectional shape and plate thickness of the aluminum-based extruded material to be used, and also the welding conditions. There is a limit on the above.
[0007]
Further, in the technique described in
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and presupposes that the frame elements are temporarily attached to each other prior to welding the frame elements, but without requiring a separate part and An object of the present invention is to provide a method capable of preventing deformation accompanying welding.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a method for forming a frame structure by welding a plurality of bar-shaped frame elements made of an aluminum-based material to each other in the form of a T-joint, and then performing welding. By forming a very small joining projection in advance so that it is evenly arranged on the end face of the specific frame element to be abutted against the frame element, and performing projection welding with this joining projection The present invention is characterized in that the frame elements are temporarily attached to each other, and thereafter, the butted portions of the frame elements are subjected to main welding.
[0010]
In this case, projection welding as temporary attachment is performed while applying pressure to both frame elements while energizing both frame elements, as is well known, while main welding is, for example, MIG (MIG) welding. Further, the frame element is an extruded material having a closed cross-sectional shape as described in
[0011]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, prior to the main welding, the temporary attachment by the projection welding is performed with the joining projections evenly arranged on the abutting surfaces of the frame elements. In this case, since the joining protrusions are evenly arranged on the abutting surface, heat conduction near the abutting surface becomes uniform, so that it is possible to temporarily attach without thermal deformation. It becomes.
[0012]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the thermal deformation at the time of tacking can be prevented beforehand, so that the dimensional accuracy of the frame structure is improved, and the welded joint structure is not required because a separate part is not required unlike the conventional case. Simplification and cost reduction.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and the following drawings are views showing a preferred embodiment of the present invention, and show an example in which an automobile body frame 1 is assembled as a frame structure as shown in FIG.
[0014]
The body frame 1 shown in FIG. 5, which is a frame structure, has a closed cross-sectional structure between the
[0015]
FIG. 1 shows the details of the butted portion of the
[0016]
FIG. 2 shows a schematic structure of a welding facility for temporarily attaching the
[0017]
As is clear from FIG. 2, the
[0018]
When the pressurizing
[0019]
When each of the joining
[0020]
In this case, although a part of the
[0021]
In addition, since only the joining
[0022]
In this way, when the
[0023]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, instead of the plurality of joining
[0024]
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0025]
In the second and third embodiments, the contact area of the tapered
[0026]
In particular, in the second embodiment, since the melting allowance (melting area) of the tapered
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a preferred first embodiment of the present invention, in which (A) is an exploded perspective view of a butted portion of a side sill and a cross member, and (B) is a line a-a in FIG. Sectional view along.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of welding equipment for performing temporary attachment (projection welding) of the side sill and the cross member shown in FIG.
3A and 3B are diagrams showing a second preferred embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a perspective view of a main part of a cross member, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a third preferred embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a perspective view of a main part of a cross member, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line cc of FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic structure of a vehicle body frame as an example of a frame structure.
[Explanation of symbols]
1. Body frame (frame structure)
2. Side sill (frame element)
3: Cross member (frame element)
4
26 ... joining projection
Claims (5)
相手側のフレーム要素に対して突き合わされることになる特定のフレーム要素の端面に均等な配置となるように極小の接合用突起部を予め形成しておき、
この接合用突起部をもってプロジェクション溶接を施すことによりフレーム要素同士を仮付けし、
その後にフレーム要素同士の突き合わせ部に本溶接を施すことを特徴とするフレーム構造体の溶接組立方法。A method of forming a frame structure by welding a plurality of bar-shaped frame elements made of an aluminum-based material to each other in a form of a T-joint, and then performing welding.
Forming a very small joining protrusion in advance so as to be evenly arranged on the end surface of the specific frame element to be abutted against the counterpart frame element,
By applying projection welding with this joining projection, frame elements are temporarily attached to each other,
Thereafter, a main assembly is welded to a butt portion between the frame elements, and a welding and assembling method for the frame structure is provided.
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- 2003-05-23 JP JP2003145625A patent/JP2004344942A/en active Pending
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