JP2007271255A - ボディヘムフランジの液体除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理工程において汚染要因となる液体が沸騰する前に、ヘムフランジの空間部から汚染要因となる液体を除去するため、信頼性があり、コスト効率の良い方法を提供する。
【解決手段】金属組立体には、部分的に開口した空間部が形成され、該空間部には液体が溜まる。該金属組立体が予備加熱部を通って搬送される際、加熱空気が、前記空間部の開口した端部を横切るように吹きつけられ、前記液体の表面において低圧の領域を形成する。この低下した圧力及び相対的に高い温度によって、前記液体を沸騰させることなく、前記液体の急速な蒸発が促進される。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に加工された板金部品が製造ラインを移動する際における該部品の熱処理方法及び塗装方法に関する。より詳細には、熱処理工程及び塗装工程の前に加工された板金組立体を種々の洗浄液及び処理液に浸漬したり、該組立体に対して種々の洗浄液及び処理液を吹きつけたりする際に発生する汚染要因となる液体（ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ）を、該組立体における部分的に閉じた空間部から除去する方法に関する。

車両の製造のような種々の板金部品の製造においては、加工された組立体は、浸し塗りや吹き付け塗りのような塗装に続いて１００°Ｃを超える温度で熱処理されることが多い。自動車ボディ組立体やドアフレームのような組立体のある特定の部分において、フレーム構造を強固にするため、該組立体には、１以上の端部に沿ってヘムフランジ（ｈｅｍ ｆｌａｎｇｅ）が設けられる。ヘムフランジは、パネルの端部を内側に約１８０°曲げて、曲げ部分が隣接するパネルの縁に沿って折り返されるようにして形成される。これによって、開口した細長い溝が形成される。通常は、補強部（ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）と呼ばれる別の板金片のマッチング部分が上述の細長い溝に配置される。これをスポット溶接してもよい。

次に、そのように形成されたヘムフランジを有するフレーム部は、洗浄のため、１以上の浸漬タンクを通過する。このタンクの液体としては、例えば、リン酸塩溶液、浸透液や洗浄水があげられる。この処理によれば、ヘムフランジに形成された部分的に開口された空間部と同じように、パネルの表面上に汚染要因となる液体が残ることもある。

これら汚染要因となる液体の大部分は、組み立てラインに沿って設置された乾燥部で除去される。しかしながら、この液体が、ヘムフランジのような空間部に溜まる場合、乾燥工程では、除去しきれないことが多い。このため、フレーム組立体を、１００°Ｃを超える温度で熱処理部を通過させる場合、該液体が沸騰（ｂｏｉｌ ｏｆｆ）し、いくつかの表面に、研磨のような手作業によって除去しなければならない欠陥が残ってしまう。これは、明らかに、望まないことであり、回避すべきことである。

特定の体積の液体が一般的な気圧において沸点以上の温度で加熱されるため、汚染要因となる液体が沸騰する。沸騰すると、液体の容積内の飽和蒸気圧が周りの気圧と等しくなる。これにより、液体自体の温度によって、蒸気泡が液体体積内に形成され、周囲大気へ出てくる。沸騰は、全体積の液体が蒸気に変わるまで続く。この結果、上述したように、フレーム組立体の表面に欠陥が形成される。

一方、液体体積内部の蒸気圧が周辺気圧よりも低い場合（すなわち、沸点以下）の場合は、蒸気泡は形成されず、通常の蒸発が起こるだけである。通常の蒸発は汚染要因となる液体を除去する方法としては好ましく、このため、汚染要因となる液体の温度を沸点以下で且つ蒸発が起こる程度に相対的に高い温度に維持することが希求されている。

蒸発率は温度及び圧力の関数である。温度が相対的に高く且つ圧力が相対的に低い場合、（沸騰が起こることなく）最適な蒸発率が生じる。しかしながら、熱処理工程においては、温度を沸点以上にしなければならず、また気圧は通常、調整することができない。

熱処理工程において、汚染要因となる液体が沸騰する前にこれら汚染要因となる液体を除去するための種々の試みが行われてきたが、これらの方法には不利な点がある。これらの方法としては、（１）全てのヘムフランジを溶接密封する方法、（２）膨張性の溶接シーラー（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｗｅｌｄ ｓｅａｌｅｒ）を適用する方法、（３）ヘムフランジ内に圧縮空気を吹きつける方法、（４）コンベヤに沿って移動する間、パネルを振動させる方法がある。しかし、前者２つの方法は、膨大なコストがかかり、後者の２つの方法は、成功していない。

従って、熱処理工程において汚染要因となる液体が沸騰する前に、ヘムフランジの空間部から汚染要因となる液体を除去するため、信頼性がありコスト効率の良い方法が要求されている。

本発明によれば、汚染要因となる液体の表面を接するように囲繞する領域の気圧を減少させて、減少した気圧に応じて沸点を上昇させることによって、部分的に開口した空間部から汚染要因となる液体を急速に蒸発させることを実現する。従って、該領域の空気温度は、沸騰を起こさせることなく、周辺雰囲気において、沸点か、又は沸点よりもわずかに高いか、若しくは沸点よりも低い温度にすることができる。

これは、空間部の開口部分を横切るように、又は近傍に、相対的に高い速度で加熱された空気流を向けることによって実現される。これによって、圧力勾配が形成されて、液体表面において減圧された領域が生成される。空間部を有する金属構造体を高温に加熱することによって、沸騰を生じさせることなく、最適な蒸発率を得ることができる。

空気が、汚染要因となる液体が溜まる１以上の空間部を有する構造体の位置に向けられた１以上のノズルを通過することによって、高速空気流が生成される。その結果、液体表面の圧力が減少し、高い環境温度と相まって、沸騰すること無く液体の急速な蒸発が促進される。

本発明は、板金を加工し、ドアフレーム及びその他の場所にヘムフランジを有する車両ボディ組立体の製造において特に有用である。

本発明に係る好適な実施形態において、本方法は、車両ボディがリン酸塩溶液や洗浄水のような洗浄液を有する１以上のタンクに浸漬されるような車両ボディの組み立てラインにおいて用いられる。この場合、加熱された高速空気流が、熱処理工程やキュア工程の前の予備加熱工程において使用される。

本発明に係る上述の特徴及びその他の特徴は、以下の説明及び添付図面を参照することで明らかとなるであろう。

添付図面をより詳細に参照する。まず、図１では、板金から加工された車両ボディ組立体１０が、汚染要因となる液体の蒸発を発生させるため、本発明に係る方法が適用された予備加熱トンネル２０を搬送される様子が示されている。本発明に係る方法は、ボディ組立体１０の予備加熱工程と同時に用いられる予備加熱工程は、当技術分野ではよく知られているように、ボディ組立体１０の加熱処理の前に必要となる。

この関連で、図５では、予備加熱トンネル２０と下流側加熱処理トンネル３０の両方が概略的に示されている。ボディ組立体１０（当業者は「ホワイトボディ（ｗｈｉｔｅ ｂｏｄｙ）」と呼ぶこともある）が、例えば、洗浄液を有するタンクに浸漬された後、予備加熱トンネル２０へと搬送される。予備加熱トンネル２０内では、ボディ組立体１０は、高温へと徐々に加熱され、加熱処理トンネル２０へと導入され、ボディ組立体１０の温度は、所望の熱処理温度へと上昇する。例えば、予備加熱トンネル２０内では、ボディ組立体１０の温度は、約６５〜９５°Ｃに上昇し、加熱処理トンネル３０内では、１５０〜１７５°Ｃであることが好ましい。

ボディ組立体１０は、ルーフパネル１１、サイドパネル１２、１３及びリアパネル１４を有する。ドアフレームによって画定される開口部の周りには、強度を上げるために、図２及び図４で示すようなヘムフランジ１５が形成される。ヘムフランジは、サイドパネル１３の端部を内側に約１８０°曲げて、開口した細長い溝を構成するように形成される。次に、この溝に、補強部１６が挿入され、補強のためにスポット溶接される。このような構成により、１以上の一部が開口した空間部１７が形成され、この空間部１７に、汚染要因となる液体１８が溜まる。

予備加熱トンネル２０は、フレーム組立体１０を連続して搬送する加熱チャンバとして形成される。予備加熱トンネル２０は、相対的に長く、同時に４〜６台のボディ組立体１０を連続して受容できる。ガス燃焼によるヒータ２２がある量の空気を加熱し、この加熱された空気が入口チャンバ２３へと流入する。入口チャンバ２３から、加熱された空気がフィルタ２４を通って、出口チャンバ２５へ流入する。フィルタを通った空気は、遠心送風機２６で送られて供給ダクト２７を通り、予備加熱トンネル２０内に配置されたマニフォールド４０、４１と連通する分配器２８へと進む。

ボディ組立体１０の移動方向に対して加熱された空気の対向流を生成するため、該空気は排出送風機２９によってトンネル２０から排出される。ヒータ２２には、戻り部２２ａを介して加熱された空気が再循環される。その結果、トンネル２０内における加熱された空気の流れによって、ボディ組立体１０の温度は上昇し、すなわち、ボディ組立体１０が加熱処理トンネル３０に到達する前に予備加熱される。

加熱処理チャンバすなわちトンネル３０においても同様に、加熱される空気が加熱チャンバ３４に流入し、ガス燃焼によるヒータ３５によって加熱される。加熱された空気は、フィルタ３６を通って、空気供給チャンバ３７へと流入する。空気供給チャンバ３７から、加熱された空気は、遠心送風機３８によって駆動され、空気供給ダクト３９へと進む。空気供給ダクト３９からの加熱された空気は、マニフォールド５０によって受容される。トンネル３０からの空気は、戻りマニフォールド４１へと引き込まれ、戻りダクト４２を通って、加熱チャンバ３４へと戻る。

図１及び図５は、予備加熱トンネル２０における車両ボディ組立体１０を示す。当技術分野では周知のように、車両ボディ組立体１０の質量が大きいため、ボディ組立体１０を所望の加熱処理温度に上昇させるには時間とエネルギが必要となる。このため、ボディ組立体１０の温度は、予備加熱トンネル２０内を移動しながら徐々に上昇させられ、さらに加熱処理トンネル３０内を移動する際にも上昇させられる。

予備加熱トンネル２０は、加熱された空気流を閉じ込めるために、側壁３１、３２及び屋根３３を有している。分配器２８は、トンネル２０内に配置された分配器マニフォールド４０に接続される。このマニフォールド４０は、マニフォールド４０を通って搬送されるボディ組立体１０に対して、加熱された空気を均一に分配供給するようになっている。マニフォールドは、図に示すように、トンネル２０の長手方向に沿って（すなわち側壁３１、３２に沿って）、且つボディ組立体１０の各側面に沿って延在することが好ましい。

本発明によれば、トンネル３０内に、適した数の空気ノズル４４、４５、４６、４７、４８、４９が配置され、蒸発によって除去すべき汚染要因となる液体があるヘムフランジへと向けられる。図３に示すように、ボディ組立体１０には、ヘムフランジの汚染要因となる液体が問題となる領域Ａ、Ｂ及びＣが存在する。上側ノズル４４、４７は、上側領域Ａに向けられ、中間ノズル４５、４８は、中間領域Ｂに向けられ、下側ノズル４６、４９は、下側領域Ｃに向けられる。本発明に係る一実施形態においては、ノズル４４〜４９をトンネル２０の長手方向に沿って約１．５〜２フィート（約４５ｃｍ〜６１ｃｍ）毎に配置する。この実施形態では、各ノズルに対して約４０個を使用したが、この数よりも多い、又は少ない数のノズルを用いてもよく、この場合でも同様の結果が得られる。もちろん、３つよりも多い、又は少ない領域（それに対応して３つよりも多い、又は少ないノズルの列）を設けてもよい。

以下では、例示のために、ノズル４８の動作のみが説明される。このノズルは、図２に示されるように、サイドパネル１３に形成されたドアフレームに位置するヘムフランジ１５に向けられている。

ヘムフランジ１５が、ノズル４８を通過する際、図２に示すように、加熱された空気の高速流が、空間部１７の開口部が形成されている部分を横切るように、方向付けられる。この高速流の効果により、空間部近傍では、周囲圧力（＋で示される）から減圧領域（−で示される）に圧力勾配が形成される。その結果、減圧領域−が、該領域に含まれる全ての汚染要因となる液体の表面にわたって延在する。この減圧領域によって沸点が上昇するため、該液体は、沸騰が起こる前に急速に蒸発する。従って、本発明においては、ボディ組立体１０を予備加熱するために用いられる加熱された空気が、該液体の沸騰を引き起こすことなく、汚染要因となる液体を蒸発させるためにも用いられる。このため、コストやサイクル時間を増やすことなく、製造工程を改善することができる。

図４は、ヘムフランジ１５及びノズル４７の同様の構成を示す。しかしながら、図４では、ヘムフランジ１５の配置構成によって、ノズル４７で供給される加熱された空気は、ヘムフランジの閉じた方の端部を横切るように移動する。それにもかかわらず、加熱された空気流によって圧力勾配が形成され、ヘムフランジ内の汚染要因となる液体１８は、沸騰することなく、蒸発する。

予備加熱トンネル２０において必要とされるノズルの数及びそれらの配置は、組み立てライン及びそれに関与する車両ボディ組立体の種類に依存する。また、ここでは、本発明が組み立てラインの予備加熱部で用いるとして説明したが、それに代えて、又はそれに加えて、熱処理部で実施してもよいことは明らかであろう。

本発明を、本発明に係る方法のある特定の実施形態に対して説明してきたが、これは、例示のためであって、本発明を制限するものではない。また、ここで説明した方法の他の変更形態及び変形形態は、当業者であれば明らかであろう。従って、本発明の範囲及び効果は、ここで示され説明された方法に限定されるものではなく、また、本発明によってもたらされる技術の進歩と矛盾するようには限定されない。

図１は、自動車のボディが搬送されている状態であって、本発明に係る方法を適用するために用いられる組み立てラインの予備加熱トンネルの一部を示す正面概略図である。 図２は、小量の汚染要因となる液体を含む一部開口した空間部を有するヘムフランジであり、汚染要因となる液体の蒸発を促進するために加熱した圧縮空気を吹きつけた状態のヘムフランジを示す拡大概略図である。 図３は、ヘムフランジの汚染要因となる液体による汚染が起きる可能性のある領域が強調された車両を示す概略図である。 図４は、図３の線４−４に沿った断面図であり、ヘムフランジから液体を蒸発させるために加熱された空気を吹きつけた状態を示す。 図５は、図１に示す加熱処理トンネルを含む、車両フレーム組立体用の組み立てラインの一部を示す概略図である。

符号の説明

１０…ボディ組立体 １１…ルーフパネル
１２、１３…サイドパネル １４…リアパネル
１５…ヘムフランジ １６…補強部
１７…空間部 １８…汚染要因となる液体
２０…予備加熱トンネル ２２、３５…ヒータ
２３…入口チャンバ ２４…フィルタ
２６、３８…遠心送風機 ２８…分配器
２９…排出送風機 ３０…加熱処理トンネル
３１、３２…側壁 ３３…屋根
３７…空気供給チャンバ ３９…空気供給ダクト
４０、５０…マニフォールド ４２…戻りダクト
４４、４７…上側ノズル ４５、４８…中間ノズル
４６、４９…下側ノズル ５１…戻りマニフォールド
Ａ…上側領域 Ｂ…中間領域
Ｃ…下側領域

Claims (6)

1. 加工された金属組立体における部分的に開口した空間部から汚染要因となる液体を除去する方法であって、
   前記組立体を、加熱された環境を通って搬送する工程と、
   同時に、前記空間部近傍に、相対的に高い速度で加熱空気を吹きつけて、前記空間部内に位置する前記汚染要因となる液体の表面が減圧された領域となるように圧力勾配を形成する工程と、
   を備える方法であって、
   前記減圧によって、高い蒸発率となり、それによって前記汚染要因となる液体は沸騰することなく蒸発によって除去されることを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記金属組立体は、加熱されたトンネルを通って搬送され、吹きつけられる前記加熱空気は、前記トンネルを通って搬送される際前記空間部が通過する位置に向けられた固定されたノズルを介して供給されることを特徴とする方法。
3. 請求項２記載の方法において、前記金属組立体は、トンネル内において、前記汚染要因となる液体の略沸点で加熱されることを特徴とする方法。
4. 請求項２記載の方法において、前記金属組立体は、車両ボディ組立体であることを特徴とする方法。
5. 請求項４記載の方法において、前記空間部は、自動車フレーム組立体におけるヘムフランジによって形成されることを特徴とする方法。
6. 請求項１記載の方法において、前記加熱空気は、前記空間部の開口部分を横切るように吹きつけられることを特徴とする方法。

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